sistemas inteligentes de transporte -...

Programa de Engenharia de Transportes

COR 738 – Sistemas Inteligentes de Transporte

Prof. Paulo Cezar M. Ribeiro

Sistemas Inteligentes de Transporte

ITS

NOTAS DE AULA

Agosto 2008

COR 738-Sistemas Inteligentes de Transporte - ITS

Prof. Paulo Cezar M Ribeiro

1

ÌNDICE

1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 4

1.1 Apresentação, histórico, objetivos e metas ....................................................... 4

1.1.1 ITS América ............................................................................................. 4

1.1.2 ERTICO .................................................................................................... 4

1.1.3 VERTIS .................................................................................................... 5

1.2 Definições, conceitos ........................................................................................ 6

1.3 ITS e operações rodoviárias ............................................................................. 7

2 SISTEMAS, APLICAÇÕES E PROGRAMAS ....................................................... 9

2.1 Serviços aos Usuários ....................................................................................... 9

2.2 User Services Bundles* and User Services* .................................................. 10

2.2.1 1 Travel And Traffic Management (User Services Bundle*)................. 10

2.2.2 2 Public Transportation Management (User Services Bundle*) ............ 10

2.2.3 3 Electronic Payment (User Services Bundle*) ..................................... 10

2.2.4 4 Commercial Vehicle Operations (User Services Bundle*) ................. 10

2.2.5 5 Emergency Management (User Services Bundle*) ............................. 10

2.2.6 6 Advanced Vehicle Safety Systems (User Services Bundle*) .............. 11

2.2.7 7 Information Management (User Services Bundle*) ............................ 11

2.2.8 8 Maintenance And Construction Management (User Services Bundle*)

11

2.2.9 Requisitos ............................................................................................... 11

2.2.10 Processos ................................................................................................ 11

2.2.11 Fluxos de dados ...................................................................................... 12

2.2.12 Arquitetura lógica ................................................................................... 13

2.2.13 Arquitetura física .................................................................................... 14

2.2.14 Comunicação .......................................................................................... 15

2.2.15 Benefícios resultantes da comunicação .................................................. 15

2.2.16 Padronização ........................................................................................... 15

2.2.17 Desenvolvimento de ITS ........................................................................ 15

2.3 Programas e Atividades – ITS América ......................................................... 19

3 Gerenciamento do transportes ................................................................................ 21

3.1 Introdução ....................................................................................................... 21

3.2 Objetivos do Gerenciamento de Transporte ................................................... 21

3.3 Fases do Gerenciamento de Transportes ........................................................ 21

3.4 Principais Funções do Gerenciamento de Transporte .................................... 22

3.5 Sistemas Semafóricos ..................................................................................... 22

3.5.1 Estimativa do estado do sistema ............................................................. 22

3.5.2 Determinação da estratégia de gerenciamento ....................................... 23

3.5.3 Execução da estratégia de gerenciamento .............................................. 23

3.5.4 Avaliação e Feedback ............................................................................. 23

4 Sistemas de Gerenciamento de Vias Expressas (FMS) .......................................... 24

4.1 Introdução ....................................................................................................... 24

4.2 Estimação do estado do sistema ..................................................................... 24

4.3 Determinação da estratégia de gerenciamento ............................................... 25

4.4 Execução de estratégia de gerenciamento ...................................................... 26



2

5 Sistemas de informação ao viajante (ATIS) ........................................................... 26

5.1 Objetivos ......................................................................................................... 26

5.1.1 Informações ............................................................................................ 26

5.1.2 ATIS e arquitetura .................................................................................. 27

5.2 Plataformas tecnológicas ................................................................................ 27

5.2.1 Tecnologias ............................................................................................. 27

5.2.2 Disseminação de ATIS ........................................................................... 28

5.3 Questões financeiras ....................................................................................... 28

5.4 Marketing ....................................................................................................... 29

6 Gerenciamento de Emergências ............................................................................. 29

7 Transporte Público .................................................................................................. 30

7.1 Arquitetura e Funcionalidade ......................................................................... 30

7.2 Componentes a bordo ..................................................................................... 31

7.2.1 Contagem de passageiros........................................................................ 32

7.2.2 Avisos ..................................................................................................... 32

7.2.3 Vigilância por vídeo ............................................................................... 33

7.2.4 Caixas de coleta de tarifa ........................................................................ 33

7.2.5 Prioridade nos semáforos ....................................................................... 33

7.2.6 Funcionalidade ....................................................................................... 33

7.2.7 Componentes do subsistema fixo ........................................................... 34

7.2.8 Sub-sistema de comunicação móvel ....................................................... 35

7.2.9 Sistema de informação geográfica .......................................................... 35

7.3 Sistemas de informação ao passageiro ........................................................... 36

7.4 Sistemas de pagamento eletrônico .................................................................. 36

7.5 padronização e interoperabilidade .................................................................. 37

7.6 outras aplicações ............................................................................................. 37

8 ETTM (Electronic Toll and Traffic Management) ................................................. 38

8.1 Redução do congestionamento ....................................................................... 38

8.2 Redução .......................................................................................................... 38

8.3 Fundamentos do pedágio ................................................................................ 38

9 Operação de Veículos Comerciais e Movimentação de Carga .............................. 41

9.1 Introdução ....................................................................................................... 41

9.2 Missão e visão (*) ........................................................................................... 41

9.3 Movimentação de Carga ................................................................................. 42

10 Sistemas de controle veicular ............................................................................. 44

10.1 Introdução ....................................................................................................... 44

10.2 Desenvolvimento de AHS .............................................................................. 44

11 Sistemas de Transporte Rural ............................................................................. 44

11.1 Visão ............................................................................................................... 45

11.2 Critical Program Área (CPA) ......................................................................... 46

11.3 Necessidades e questões do transporte rural .................................................. 46

12 Gerenciamento da Demanda ............................................................................... 47

12.1 principais medidas do TDM ........................................................................... 47

12.2 TDM e as tecnologias ITS .............................................................................. 47

13 Subsistemas e Tecnologias ................................................................................. 48

13.1 Sistemas de Sensores Avançados e de Supervisão ......................................... 48

13.2 Sensores e Detectores ..................................................................................... 49

13.3 Sistemas e sensores de Pesagem-em-Marcha (WIM)..................................... 49

13.4 CFTV e Processamento de Imagem ............................................................... 50

13.5 Tecnologias de localização de veículos e navegação ..................................... 51



3

13.6 Sistemas de Posicionamento ........................................................................... 52

13.7 Mapas e outros ................................................................................................ 52

13.8 PMV – Painéis de Mensagem Variável .......................................................... 52

13.9 Tecnologias para informação pré-trip e em rota ............................................. 52

13.10 Tecnologias de pagamento eletrônico: smart cards .................................... 53

13.11 Sistema de Coleta de Pedágio (ETC) ......................................................... 53

14 Tecnologias Veiculares....................................................................................... 54

14.1 Sensoreamento de outros veículos .................................................................. 54

14.1.1 Geometria de sensoreamento de veículos ............................................... 54

14.1.2 Separando alvos de outros objetos ......................................................... 55

14.1.3 Previsão de movimentação de veículos .................................................. 55

14.1.4 Radar ....................................................................................................... 56

14.1.5 Ladar ....................................................................................................... 57

14.1.6 Sonar ....................................................................................................... 58

14.1.7 Comunicações ......................................................................................... 58

14.1.8 Modelagem de direção............................................................................ 58

14.1.9 Assistência e retrorefletores ................................................................... 58

14.2 Sensoreamento de obstáculos ......................................................................... 58

14.2.1 Ladar ....................................................................................................... 59

14.2.2 Radar Polarimétrico ................................................................................ 60

14.2.3 Vídeo Estéreo ......................................................................................... 60

14.3 Posição na Faixa ............................................................................................. 61

14.3.1 Marcadores magnéticos .......................................................................... 61

14.3.2 Fitas Magnéticas ..................................................................................... 61

14.3.3 Cabo Enterrado ....................................................................................... 61

14.3.4 Loops de indutância magnética .............................................................. 62

14.3.5 Superfície de Freqüência Seletiva .......................................................... 62

14.3.6 Sistemas de visão .................................................................................... 62

14.4 Medição de posição absoluta e movimento .................................................... 62

14.4.1 GPS ......................................................................................................... 62

14.4.2 Navegação Inercial ................................................................................. 63

14.4.3 Sensores de movimentação direta........................................................... 63

14.5 Previsão do Desempenho de Frenagem .......................................................... 63

14.5.1 Medição da velocidade da roda .............................................................. 64

14.5.2 Sensoreamento da Condição da Superfície ............................................ 64

14.5.3 Assistência a Infraestrutura .................................................................... 65

14.6 Tecnologias Emergentes ................................................................................. 65

14.6.1 Controle do veículo ................................................................................ 65

14.6.2 Atuadores ................................................................................................ 65

14.6.3 Condição do motorista ............................................................................ 66

14.6.4 Comunicações ......................................................................................... 66

14.6.5 Rodovias amigáveis aos sensores ........................................................... 66



4

1 INTRODUÇÃO

Os sistemas ITS se baseiam em três correntes:

1. ITS América

2. ERTICO (Europa)

3. VERTIS (Japão)

1.1 Apresentação, histórico, objetivos e metas

1.1.1 ITS América

ITS – Sistemas Inteligentes de Transportes, ou,

Telemática nos Transportes

Não há uma definição ainda definitiva: pois esta matéria ainda é jovem e está em

desenvolvimento. Os conceitos em ITS também estão em desenvolvimento

Definições

1 - ITS América (1998)

“Pessoas utilizando tecnologia nos transportes para economizar vidas, tempo e

dinheiro”

2 - Departamento de Transportes americanos (1999 – U.S.DOT):

“Os Sistemas Inteligentes de Transportes coletam armazenam, processam e

distribuem informações relativas à movimentação de pessoas e mercadorias.

Podem incluir sistemas para o gerenciamento de tráfego, gerenciamento de

transporte público, gerenciamento de emergências, informações ao viajante,

controle e segurança avançado dos veículos, operações de veículos comerciais,

pagamentos eletrônicos e segurança nos cruzamentos rodo-ferroviários”.

1.1.2 ERTICO

Definição:

Sistemas Inteligentes de Transporte usam informações, transporte e comunicação, a

bordo dos veículos e na infraestrutura viária, para melhorar a mobilidade enquanto

aumenta a segurança do transporte, reduzindo o congestionamento do tráfego,

maximizando o conforto e reduzindo o impacto ambiental



5

ERTICO existe para promover um único e bem sucedido ambiente mercado europeu em

ITS e para assegurar que os interesses europeus são inteiramente representados no resto

do mundo. ERTICO é uma parceria da industria, usuários, operadores

públicos/privados, autoridades publicas e é aberta a qualquer organização européia com

interesse em ITS

As funções do ERTICO são:

1. Estratégia: Dada a diversidade e complexidade do ITS, a tarefa básica do

ERTICO é definir a visão do futuro, navegando num caminho de P&D para

implementação em larga escala. Isto é desenvolvido num grande numero de

atividades.

2. Missão: encorajar promover e assistir a coordenação necessária à implementação

dos serviços inteligentes de transporte na Europa.

3. Princípios estratégicos:

a. Influenciar a política da Comunidade Européia (CE) para a

implementação dos serviços inteligentes de transporte

b. Influenciar a política da CE para P&D em sistemas inteligentes de

transportes

c. Promover serviços inteligentes de transportes que beneficiem os sistemas

de transportes da CE a sociedade e o meio ambiente

d. Promover o apoio à CE para implementação em larga escala

e. Apoiar a preparação de, e promover especificações - padrão europeus

f. Apoiar padronizações, harmonizações e interoperabilidade iniciais

g. Procurar a avaliação minuciosa de custos, benefícios, impactos e

mercados

h. Ajudar a definir e resolver questões legais, institucionais e

organizacionais

i. Apoiar a preparação de, e promover diretrizes e recomendações para

implementação

j. Disseminar os resultados relevantes

k. Apoiar o desenvolvimento de, e promover a necessária parceria

publico/privada

1.1.3 VERTIS

O que é ITS (na visão do VERTIS):

ITS oferece uma solução fundamental para várias questões relativas ao transporte, que

incluem os acidentes de trânsito, os congestionamentos e a poluição ambiental. ITS trata

destas questões com as mais avançadas tecnologias de comunicações e controle. ITS

recebe e transmite informações em pessoas, vias e automóveis.

Criando condições de tráfego ideais, sistemas ITS reduzirão os acidentes de trânsito e os

congestionamentos enquanto economizam energia e protegem o meio ambiente. ITS

necessita não só das vias serem inteligentes mas de uma diversidade de meios de

transporte, tais como as ferrovias, o transporte aéreo e o marítimo de cooperar entre si.



6

ITS é um projeto de nível nacional que até mudará o sistema da sociedade e tem um

grande potencial para criar novas industrias e mercados.

Espera-se que o mercado de ITS se expanda rapidamente nas próximas décadas. O

Japão, como uma grande potência tecnológica, deve trabalhar para guiar novos negócios

através do engajamento de pesquisas e desenvolvimentos baseados em ITS necessários

para a construção de novos sistemas de transporte viários, contribuindo assim para o

bem estar do povo.

As funções do VERTIS são:

Promover P&D e a instalação de ITS

Contatos nos congressos mundiais de ITS na área Ásia - Pacífico

Secretariar Seminários de ITS Ásia – Pacifico

Coordenar a ligação entre organizações privadas e publicas ligadas ao ITS e a

Academia

Dar suporte às atividades de padronização relacionadas ao ITS

1.2 Definições, conceitos

Conceito Central

Há vários conceitos importantes no ITS:

1. há informações que se obtidas e distribuídas rapidamente podem positivamente

afetar positivamente o funcionamento do sistema de transporte e sua segurança.

2. a informação coletada e usada em ITS pode beneficiar a um, ou todos, dos

seguintes usuários:

a. o motorista de um veículo

b. uma entidade na qual um motorista pode trabalhar

c. pedestres

d. usuários de transporte público

e. público em geral

f. encarregados do setor publico, responsáveis pelo gerenciamento do

sistema de transporte

3. ITS só pode ser verdadeiramente efetivo nacionalmente se uma estrutura para

integração dos vários componentes do sistema ITS, chamado de arquitetura do

sistema, for desenvolvido e colocado em prática.

4. O desenvolvimento e implementação de ITS requer especialistas em várias

áreas, incluindo: eletrônica; engenharia civil; fatores humanos; gerenciamento

de informações; tecnologia de satélites; desenvolvimento de políticas publicas e

privadas; e gestão financeira.



7

Impactos Potenciais do ITS

O desenvolvimento do ITS está apenas começando

No atual contexto institucional e com os problemas técnicos não está claro o quanto ITS

estará disseminado nas próximas décadas

No setor público os sistemas de gerenciamento avançado de tráfego são viáveis e são

efetivos no aumento do fluxo dos veículos. Alem dos detectores de tráfego, outros

equipamentos podem ser usados para identificar problemas de tráfego e ajustar o

sistema semafórico para se adaptar às mudanças – TVs em circuito fechado e outros

dispositivos de sensoreamento

Japão: equipamento a bordo como ajuda a navegação em direção a um destino

selecionado.

Também nos EUA – GPS com mapas internos

Na área de segurança – equipamento de MAYDAY (socorro) estão em desenvolvimento

Coleta automática de pedágio

No setor privado – GPS para localizar caminhões.

Interoperabilidade – padrão e arquitetura

A produção de equipamentos e sistemas incompatíveis uns com os outros poderá trazer

problemas: os veículos que trafegam em varias áreas, estados e regiões poderão

descobrir que os equipamentos instalados nos seus veículos são inúteis em outro estado

ou região metropolitana.

Solução: arquitetura de sistema - tarefa difícil!!

1.3 ITS e operações rodoviárias

Controle de tráfego

Origem em 1860 em Londres

1910 nos EUA

1920 – primeiro sinal de três cores – como os atuais (Detroit, Michigan)



8

Atualmente:

Controle de interseções

Ramp metering para acesso em freeways

Painéis de mensagem variável

Tipo de controle evoluiu do tempo fixo para sistemas adaptativos

ITS nos EUA começou com estudos para avaliar as necessidades de lidar com

crescentes níveis de congestionamentos nas estradas da Califórnia (1988).



9

2 SISTEMAS, APLICAÇÕES E PROGRAMAS

Plano Nacional de ITS

Arquitetura Nacional

Visão Gráfica da Arquitetura

A figura mostra os diferentes aspectos dos ITS

serviços aos usuários

arquitetura lógica

arquitetura física

estratégia de implementação

padronização

2.1 Serviços aos Usuários

São 31 serviços aos usuários, para atender problemas e necessidades específicas.

Os serviços são grupados em 7 conjuntos

Visão gráfica da arquitetura

Serviços aos usuários



10

2.2 User Services Bundles* and User Services*

2.2.1 1 Travel And Traffic Management (User Services Bundle*)

User Services*:

1.1 Pre-trip Travel Information

1.2 En-route Driver Information

1.3 Route Guidance

1.4 Ride Matching And Reservation

1.5 Traveler Services Information

1.6 Traffic Control

1.7 Incident Management

1.8 Travel Demand Management

1.9 Emissions Testing And Mitigation

1.10 Highway Rail Intersection

2.2.2 2 Public Transportation Management (User Services Bundle*)

User Services*:

2.1 Public Transportation Management

2.2 En-route Transit Information

2.3 Personalized Public Transit

2.4 Public Travel Security

2.2.3 3 Electronic Payment (User Services Bundle*)

User Services*:

3.1 Electronic Payment Services

2.2.4 4 Commercial Vehicle Operations (User Services Bundle*)

User Services*:

4.1 Commercial Vehicle Electronic Clearance

4.2 Automated Roadside Safety Inspection

4.3 On-board Safety And Security Monitoring

4.4 Commercial Vehicle Administrative Processes

4.5 Hazardous Materials Security And Incident Response

4.6 Freight Mobility

2.2.5 5 Emergency Management (User Services Bundle*)

User Services*:

5.1 Emergency Notification And Personal Security

5.2 Emergency Vehicle Management

5.3 Disaster Response And Evacuation

http://itsarch.iteris.com/itsarch/html/user/usr11.htm


























11

2.2.6 6 Advanced Vehicle Safety Systems (User Services Bundle*)

User Services*:

6.1 Longitudinal Collision Avoidance

6.2 Lateral Collision Avoidance

6.3 Intersection Collision Avoidance

6.4 Vision Enhancement For Crash Avoidance

6.5 Safety Readiness

6.6 Pre-crash Restraint Deployment

6.7 Automated Vehicle Operation

2.2.7 7 Information Management (User Services Bundle*)

User Services*:

7.1 Archived Data

2.2.8 8 Maintenance And Construction Management (User Services Bundle*)

User Services*:

8.1 Maintenance And Construction Operations

Hypertext Architecture Version 6.0.0 generated on 4/23/2007 from the following databases

Physical Architecture dated 4/6/2007,

Logical Architecture dated 4/23/2007,

Market Packages dated 4/23/2007,

Security dated 4/20/2007,

User Services dated 4/9/2007,

AppMap dated 4/23/2007 and the

SDOMAP dated 4/23/2007

Os serviços aos usuários são definidos através de

Requisitos

Processos

Fluxos de dados

2.2.9 Requisitos

As funções necessárias para implementar cada serviço ao usuário

2.2.10 Processos

As atividades e funções necessárias para fornecer os serviços aos usuários.












12

2.2.11 Fluxos de dados

Identificam as informações trocadas pelos processos

Simplified top level



13

2.2.12 Arquitetura lógica

Apresenta uma visão funcional dos serviços aos usuários.

Define:

As funções ou especifica processos necessários à execução dos ITS

As informações ou fluxo de dados necessários para serem trocados entre estas

funções

As funções são decompostas em diagramas de fluxo de dados



14

2.2.13 Arquitetura física

Divide as funções definidas pela arquitetura lógica em sistemas e subsistemas

baseados nas semelhanças funcionais dos processos

Local onde as funções são executadas

19 subsistemas grupados em 4 classes.

Os subsistemas são compostos de “equipment packages” com atributos funcionais

específicos.

Equipment packages – definidos para auxiliar nas análises e desenvolvimento.

Representam a menor unidade de um subsistema.

Architecture systems and subsystems



15

2.2.14 Comunicação

Arquitetura estruturas

Transportes

Comunicação

São 4 tipos de mídia de comunicação

Wireline (com fio) (fixo – fixo)

Wide área som fio (fixo – móvel)

Dedicated short range communication (d.s.r.c.): (fixo – móvel)

Veículo – veículo (móvel – móvel)

2.2.15 Benefícios resultantes da comunicação

Integração

Compatibilidade

Base para múltiplos níveis de funcionalidade

Sinergia

2.2.16 Padronização

2.2.17 Desenvolvimento de ITS

Market packages

Architecture subsystems interconnect

diagram

Market packages



16

Service

Area

Market

Package Market Package Name

Market

Package

Graphic

AD1 ITS Data Mart

AD2 ITS Data Warehouse

AD3 ITS Virtual Data Warehouse

APTS01 Transit Vehicle Tracking

APTS02 Transit Fixed-Route Operations

APTS03 Demand Response Transit Operations

APTS04 Transit Fare Collection Management

APTS05 Transit Security

APTS06 Transit Fleet Management

APTS07 Multi-modal Coordination

APTS08 Transit Traveler Information

APTS09 Transit Signal Priority

APTS10 Transit Passenger Counting

ATIS01 Broadcast Traveler Information

ATIS02 Interactive Traveler Information

ATIS03 Autonomous Route Guidance

ATIS04 Dynamic Route Guidance

ATIS05 ISP Based Trip Planning and Route Guidance

ATIS06 Transportation Operations Data Sharing

ATIS07 Yellow Pages and Reservation

ATIS08 Dynamic Ridesharing

ATIS09 In Vehicle Signing

ATIS10 VII Traveler Information

http://itsarch.iteris.com/itsarch/html/mp/mpad1.htm

http://itsarch.iteris.com/itsarch/html/mp/gad1.htm





http://itsarch.iteris.com/itsarch/html/mp/mpapts01.htm

http://itsarch.iteris.com/itsarch/html/mp/gapts01.htm



















http://itsarch.iteris.com/itsarch/html/mp/mpatis01.htm

http://itsarch.iteris.com/itsarch/html/mp/gatis01.htm





















17

ATMS01 Network Surveillance

ATMS02 Traffic Probe Surveillance

ATMS03 Surface Street Control

ATMS04 Freeway Control

ATMS05 HOV Lane Management

ATMS06 Traffic Information Dissemination

ATMS07 Regional Traffic Management

ATMS08 Traffic Incident Management System

ATMS09 Traffic Forecast and Demand Management

ATMS10 Electronic Toll Collection

ATMS11 Emissions Monitoring and Management

ATMS12 Roadside Lighting System Control

ATMS13 Standard Railroad Grade Crossing

ATMS14 Advanced Railroad Grade Crossing

ATMS15 Railroad Operations Coordination

ATMS16 Parking Facility Management

ATMS17 Regional Parking Management

ATMS18 Reversible Lane Management

ATMS19 Speed Monitoring

ATMS20 Drawbridge Management

ATMS21 Roadway Closure Management

AVSS01 Vehicle Safety Monitoring

AVSS02 Driver Safety Monitoring

AVSS03 Longitudinal Safety Warning

AVSS04 Lateral Safety Warning

AVSS05 Intersection Safety Warning

AVSS06 Pre-Crash Restraint Deployment

AVSS07 Driver Visibility Improvement

http://itsarch.iteris.com/itsarch/html/mp/mpatms01.htm

http://itsarch.iteris.com/itsarch/html/mp/gatms01.htm









































http://itsarch.iteris.com/itsarch/html/mp/mpavss01.htm

http://itsarch.iteris.com/itsarch/html/mp/gavss01.htm















18

AVSS08 Advanced Vehicle Longitudinal Control

AVSS09 Advanced Vehicle Lateral Control

AVSS10 Intersection Collision Avoidance

AVSS11 Automated Highway System

AVSS12 Cooperative Vehicle Safety Systems

CVO01 Fleet Administration

CVO02 Freight Administration

CVO03 Electronic Clearance

CVO04 CV Administrative Processes

CVO05 International Border Electronic Clearance

CVO06 Weigh-In-Motion

CVO07 Roadside CVO Safety

CVO08 On-board CVO and Freight Safety and Security

CVO09 CVO Fleet Maintenance

CVO10 HAZMAT Management

CVO11 Roadside HAZMAT Security Detection and Mitigation

CVO12 CV Driver Security Authentication

CVO13 Freight Assignment Tracking

EM01 Emergency Call-Taking and Dispatch

EM02 Emergency Routing

EM03 Mayday and Alarms Support

EM04 Roadway Service Patrols

EM05 Transportation Infrastructure Protection

EM06 Wide-Area Alert

EM07 Early Warning System

EM08 Disaster Response and Recovery

EM09 Evacuation and Reentry Management











http://itsarch.iteris.com/itsarch/html/mp/mpcvo01.htm

http://itsarch.iteris.com/itsarch/html/mp/gcvo01.htm

























http://itsarch.iteris.com/itsarch/html/mp/mpem01.htm

http://itsarch.iteris.com/itsarch/html/mp/gem01.htm



















19

EM10 Disaster Traveler Information

MC01 Maintenance and Construction Vehicle and Equipment

Tracking

MC02 Maintenance and Construction Vehicle Maintenance

MC03 Road Weather Data Collection

MC04 Weather Information Processing and Distribution

MC05 Roadway Automated Treatment

MC06 Winter Maintenance

MC07 Roadway Maintenance and Construction

MC08 Work Zone Management

MC09 Work Zone Safety Monitoring

MC10 Maintenance and Construction Activity Coordination

MC11 Environmental Probe Surveillance

MC12 Infrastructure Monitoring

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Physical Architecture dated 4/6/2007,

Logical Architecture dated 4/23/2007,

Market Packages dated 4/23/2007,

Security dated 4/20/2007,

User Services dated 4/9/2007,

AppMap dated 4/23/2007 and the

SDOMAP dated 4/23/2007

2.3 Programas e Atividades – ITS América

1. Testes de campo – demonstrar os benefícios potenciais dos produtos e

tecnologias e abordagens ITS

2. Desenvolvimento inicial

3. Corredores com prioridade

4. Infraestrutura Nacional Inteligente de Transportes

São três tipos de usuários:

o Usuários metropolitanos

o Transportadores comerciais

o Usuários rurais

a) infraestrutura metropolitana



http://itsarch.iteris.com/itsarch/html/mp/mpmc01.htm


http://itsarch.iteris.com/itsarch/html/mp/gmc01.htm

























20

Gerenciamento de freeways

Gerenciamento de incidentes

Sistemas de controle de tráfego

Sistemas de coleta eletrônica de pedágio

Serviços de gerenciamento de emergências

Informações ao usuário multimodal regional

b) Sistemas e redes de informação para veículos comerciais

Sistemas de liberação eletrônica de veículos comerciais

Sistemas de inspeção automatizada de segurança, a margem da via.

Monitoração de segurança a bordo

Processos administrativos de veículos comerciais

Sistemas de mobilidade de cargas

Tecnologias de atendimento à incidentes com materiais perigosos

5. desenvolvimento de modelos

6. sistema de vias automatizadas

7. IVI



21

3 Gerenciamento do transportes

3.1 Introdução

Voltado principalmente para Transporte Público

Operação

Sistemas de transporte de superfície

Gerenciamento

Os sistemas de gerenciamento de transporte tem uso intenso de ITS

Base para ITS regional

São os olhos do sistema

Coletam dados que descrevem o ‘status’ do sistema

Os dados dão base à operação e outras funções ITS, como os sistemas de

informação ao viajante

3.2 Objetivos do Gerenciamento de Transporte

Definição: gerenciamento é o uso de recursos para influir na decisão de outros

Então, o Gerenciamento de Transportes busca influenciar as decisões tomadas pelos

usuários do sistema de transportes

3.3 Fases do Gerenciamento de Transportes

Vão desde o controle de tráfego regulamentado até o fornecimento de informações de

tráfego num esforço para influenciar o modo, a rota e o tempo de viagem

Razoes fundamentais para investimentos públicos no gerenciamento de transporte

1. melhorar a segurança do sistema

a. é uma meta básica

b. no inicio – semáforos e placas para o controle de tráfego

c. com ITS - informações aos motoristas para viagens mais segurar

2. aumentar a capacidade do sistema

a. através do gerenciamento do sistema

b. os controles (tráfego) reduzem a capacidade

i. vermelho total – trade off entre atraso e segurança

c. minimizar atraso por pessoa ou por veículo

3. oferecer Serviços de Transporte Previsíveis

a. na sociedade do conhecimento as pessoas esperam informações

i. completas

ii. abragentes

iii. sempre disponíveis



22

3.4 Principais Funções do Gerenciamento de Transporte

Os seguintes sistemas podem ser considerados ITS

Sistemas de Gerenciamento de Freeways

Sistemas de Controle Semafórico

Sistemas de Gerenciamento de Incidentes

Sistemas de Controle de Túneis

Todos eles têm as mesmas funções principais:

Estimação do estado do sistema

Determinação da capacidade da estratégia de gerenciamento

Execução da estratégia de gerencianeot

Avaliação e feedback da estratégia

O seguinte quadro exemplifica as funções

Dados Ação

coletados

3.5 Sistemas Semafóricos

Isolados

Sincronizados

3.5.1 Estimativa do estado do sistema

Uso de detectores – amostra das condições de tráfego

o Detectores de atuação

o Detectores do sistema

Necessidades especiais (prioridades nos semáforos)

o Serviços de emergência

o Transporte público

Estimação

do estado

do sistema

Determinação

da estratégia

do

gerenciamento

Execução da

estratégia do

gerenciamento

Avaliação e

feedback da

estratégia do

gerenciamento



23

3.5.2 Determinação da estratégia de gerenciamento

O estado do sistema é estimado

Os planos semafóricos são usados como estratégia de gerenciamento para redes

semafóricas

A meta é assegurar “direito de passagem” para alcançar fluxos máximos

o Ciclo

o Verde efetivo

o Defasagem

3.5.3 Execução da estratégia de gerenciamento

Implementação dos planos semafóricos

3.5.4 Avaliação e Feedback

Ação automatizada

Sistemas adaptativos - condições atuais do tráfego



24

4 Sistemas de Gerenciamento de Vias Expressas (FMS)

4.1 Introdução

Freeways

Acesso controlado

Fluxo livre

Demandas elevadas exigem gerenciamento ativo

Gerenciamento ativo tem o objetivo de assegurar que as viagens em vias expressas

sejam:

Seguras

Previsíveis

Eficientes

As diferenças entre FMS e Sistemas de Controle Semafórico são devidas ao mecanismo

de controle

Os sistemas semafóricos têm força legal e os FMS não tem esta prerrogativa.

4.2 Estimação do estado do sistema

Consiste em obter amostras das condições do tráfego e classificar o estado do sistema

baseado nestas amostras

Obtenção de amostras:

Detectores

CCTV (câmeras de TV em circuito fechado)

Posicionamento:

1. detectores

o a cada km para obtenção de amostras de:

volume

velocidade

ocupação (ocupância)

2. câmeras:

o cobertura contínua

Estimação do estado do sistema

Detectores – estimas condições num único ponto

Para estimar o fluxo continuadamente: veículo – teste (com transponder)

Outras fontes de informação



25

1. Dados sobre incidentes

o Cidadãos

o Polícia

o Mídia

2. para detectar alterações no fluxo das vias expressas:

o algoritmos de detecção de incidentes – atrai grande número de

pesquisadores

o os algoritmos tentam prever as condições de tráfego num ponto

especifico durante um período determinado

4.3 Determinação da estratégia de gerenciamento

A partir da estimação do estado do sistema, o desafio é desenvolver estratégias viáveis

de gerenciamento.

Um dos objetivos básicos do FMS é o gerenciamento de incidentes.

Incidente: “evento não periódico que reduz a capacidade da via”

O gerenciamento do incidente se esforça para restaurar a capacidade total o mais rápido

possível após a ocorrência do incidente.

Fases básicas do gerenciamento de incidentes:

1. detecção e reverificação

2. resposta

3. gerenciamento da via

4. gerenciamento do tráfego

5. limpeza (remoção) do incidente

6. informação aos motoristas

Uma vez que o incidente é detectado e verificado, o tempo é fundamental.

O papel do FMS é o de determinar o plano de resposta mais efetivo na restauração da

capacidade da via.

No passado, a operação do FMS era inteiramente manual e os operadores se apoiavam

na experiência e memória para desenvolver um plano de ação, baseado no estado atual

do sistema de vias expressa.

Atualmente os FMS complementam a experiência do operador com sistemas

especialistas (expert systems).

O FMS de San Antonio (USA) com 26 milhas (40 km) emprega 34.000 regras na sua

base de regras de respostas a incidentes.

Um gerenciamento de estratégias bastante utilizado – “ramp metering”



26

Ramp Metering – regula o numero de veículos que entra na via, assegurando que a

demanda não ultrapasse a capacidade.

Uma área de pesquisa efetiva é a alocação dinâmica de tráfego (DTA).

DTA - tenta identificar a alocação ótima (minimizando atraso total) dos veículos nas

seções do sistema de transporte. Neste processo, feito em tempo real, “computer-

intensive”, requer estimação de matrizes OD e alocação de tráfego.

4.4 Execução de estratégia de gerenciamento

FMS e Sistemas Semafóricos são dependentes do uso da informação ao viajante para

executar as estratégias de gerenciamento.

Para ter credibilidade, o sistema deve fornecer informações:

Rápidas

Precisas

Confiáveis

5 Sistemas de informação ao viajante (ATIS)

5.1 Objetivos

Fornecer informação que satisfaça às necessidades de diversos indivíduos e

organizações.

ATIS – proporciona viagens mais eficientes e menos estressantes

5.1.1 Informações

Estáticas

Dinâmicas

Estáticas

1. construção e manutenção periódicas (planejadas)

2. eventos especiais

3. custos dos pedágios e opções de pagamento

4. tarifas transportes públicos, rotas, etc.

5. conexões intermodais

6. regulamentos de veículos comerciais (materiais perigosos, restrições de peso e

altura)

7. localização e custos de estacionamentos

8. listagens de negócios (tais como hotéis, postos de gasolina)

9. pontos turísticos



27

10. rotas

Dinâmicas (em tempo real)

1. condições da via (congestionamentos e incidentes)

2. rotas alternativas

3. condições climáticas (nevoeiros, neve, etc.)

4. compatibilidade de horários de transporte publico

5. disponibilidade de vagas (estacionamento)

6. tempo de viagem

7. identificação da próxima parada nos ônibus e trens

5.1.2 ATIS e arquitetura

ATIS não é um subsistema isolado, precisa de outros subsistemas para:

Coletar dados

Disseminar informações

Aplicação de conceitos de arquitetura de ATIS em projetos

Figura

5.2 Plataformas tecnológicas

5.2.1 Tecnologias

Velocidade computacional

o atualmente com custos e tamanho reduzidos ajudam na proliferação de

equipamentos

Digitalização

o Voz, dados, imagens, podem ser transmitidos, armazenados e

processados

Comunicação sem fio

o Celular digital

o PCS (personal communicator services)

o Pagers (em duas vias)

o FM

o Outros

Tecnologia da fala



28

o Reconhecimento de voz

o Fala sintetizada

o Interfaces ativadas pela voz

GPS

o 24 satélites – coordenadas de localização

o precisão de até 30 metros

miniaturização

5.2.2 Disseminação de ATIS

Fixo

Quiosques em shoppings e outros locais de tráfego de pedestres

Paginas da Web

Telefone convencional

Móvel

Telefones celulares

Computadores portáteis – GPS

Aparelhos a bordo dos veículos

5.3 Questões financeiras

Quem faz ou paga

Operações com o público

Operações contratadas

Gerenciamento de fundos contratuais

Franchise

Operações privadas

Quem paga Tipo de pagamento Exemplo de uso

Setor público Subsídio total ou parcial Serviços telefônicos

Quiosques

Paginas da Web

Setor privado Anúncios sem ônus para os

usuários

TV

páginas amarelas

rádio

quiosques

Assinatura Pagers

e-mail

Taxa de uso Quiosque

Taxa única incluída na

compra do produto

Dispositivos de navegação

a bordo



29

5.4 Marketing

Difícil – produto novo em categoria nova

Público alvo – usuário pendular diário

6 Gerenciamento de Emergências

Gerenciamento

Serviços

Atendimentos:

Policial

Bombeiro

Paramédico

Centro de Atendimento – recebe informações sobre acidente, envolvendo um automóvel

e um caminhão, com os seguintes dados:

Sérios danos estruturais

Os air bags foram ativados

Há dois ocupantes: motorista e co-piloto

A localização do veículo

Caminhão transportando material perigoso

Tudo automaticamente (ITS) pelo sistema automatizado de notificação de incidentes

O Centro de Atendimento aciona os serviços de atendimento apropriados através

de sistema integrado

O Centro de Controle de Tráfego fornece informações em tempo real das

condições de tráfego

Circuito fechado de TV (CCTV) monitora a cena

O caminhão é identificado e sua carga também

Informações são transmitidas em tempo real para:

Polícia

Bombeiro ► melhor rota

Ambulância ► acionamento dos veículos mais próximos



30

O tráfego é redirecionado através do Centro de Controle

O ITS pode auxiliar no gerenciamento de emergências e nos serviços de emergências.

7 Transporte Público

7.1 Arquitetura e Funcionalidade

Principais ligações:

Ligação veículo

↓

comunicação móvel

↓

centro de controle

Figura 7.1



31

a) veículo - “móbile end”

tem os componentes do sistema que permitem:

localização em tempo real do veículo

interface entre o operador do veículo e o sistema

comunicação entre o veículo e o sistema

b) o sistema de comunicação é o elemento que permite a comunicação em “two-way”

(duplex)

voz

transmissão de dados entre o veículo e o centro de controle (dispatch center)

c) centro e controle (despacho - dispatch) - baseado nas informações recebidas do

veículo, o despachante pode instruir os veículos a:

regularizar horários de acordo com as tabelas

ajustar às tabelas durante o serviço

7.2 Componentes a bordo

Componentes principais

controle veicular

o fornece a interface do operador do sistema

o unidade a bordo – com os componentes eletrônicos

o composto de :

teclado

monitor de cristal líquido

microfone embutido

alarme sonoro

opcional – cartão removível de memória para armazenagem de

dados

o monitor mostra :

status do veículo

tempos do sistema – GPS

monitora:

status do veículo

o atrasado

o adiantado

o no horário

condições mecânicas inesperadas a bordo

O monitor permite ao operador realizar uma serie de funções:



32

troca de dados entre o operador e o centro de controle, através de envio de

mensagens pré-armazenadas, indicando eventos no veículo

Unidade a bordo

coletar, armazenar e processar dados

contém as funções eletrônicas do veículo

é composto de :

o computador

o receptor de GPS

o rádio – modem

o microfone embutido

7.2.1 Contagem de passageiros

Entrando

Saindo

Em conjunto com dados da rota e localização, pode fornecer dados de contagens em

paradas individuais

Tecnologia de Raio Infravermelho

Feixes horizontais – grava o passageiro quando o feixe é cortado

Tecnologia de feixe - detecta movimentos de massas térmicas

7.2.2 Avisos

Avisos automáticos da próxima parada

Informações sobre a parada

o Transferência

o Terminais

o Etc

Mostradores internos

Avisos de voz



33

7.2.3 Vigilância por vídeo

Sistemas de vigilância por câmeras de vídeo integradas com sistemas de

controle

Número pré-determinado de quadros (frames) por segundo

Transmitidos ou armazenados

Sistemas modernos podem transmitir imagens ao vivo quando um alarme é

ativado, aumentando o número de quadros por segundo, visando a determinação

da contagem de passageiros

7.2.4 Caixas de coleta de tarifa

Caixas automáticas para coleta de tarifas (validadores)

Integradas com a unidade de controle

Armazenam a receita por parada e por tempo

Armazenado no veículo e transferido depois, mas pode ser transferido em tempo

real

7.2.5 Prioridade nos semáforos

Priorizar os veículos nos semáforos por

o Manter o aspecto verde

o Solicitar o aspecto verde

Pedido é feito quando o veículo esta atrasado

Junto com o número de passageiros a bordo, para determinar se deve ser dada

prioridade

7.2.6 Funcionalidade

Figura 7.2



34

7.2.7 Componentes do subsistema fixo

Composto de:

Computador central

Controle de despachos (dispatch)

Figura 7.3



35

7.2.8 Sub-sistema de comunicação móvel

Comunicação duplex entre o veículo e o centro de controle

Sistema de radio freqüência

Varia co a

o Área geográfica

o Cobertura

o Tamanho da frota

Tipos

o Rádio privada

o Rede compartilhada ou pública

o Analógico/digital

o Etc.

7.2.9 Sistema de informação geográfica

Permite localizar geograficamente todos os componentes do sistema num mapa-base

Pontos com abrigos

Paradas

Pontos de transferência

Sinalização

Rotas dos veículos



36

7.3 Sistemas de informação ao passageiro

Informação a bordo (seção anterior)

PMV nos pontos dos ônibus (tempo para o próximo veículo)

Número de passageiros a bordo – informação importante para decisão de

aguardar o próximo ônibus

Quiosques iterativos em pontos estratégicos am áreas metropolitanas ou estações

de integração

Outros:

o Telefones

o Pagers

o Internet

7.4 Sistemas de pagamento eletrônico

Substituir dinheiro ou fichas (vales)

o Simplificar o pagamento pelo usuário

o Redução do ônus financeiro da empresa

Uso de passes semanais, mensais - foi usado para simplificar o processo de

coleta

Também – uso de fichas (vale-transporte) ou valores exatos ($R 1,00) problemas

de troco

O uso de dinheiro ou ficha (VT) não dispensa o órgão de:

Coletar

Contar

Distribuir

Manusear moedas ou fichas (VT)

Tais sistemas são onerosos em

Tempo

Dinheiro

Manusear elevadas somas de dinheiro requer sistemas de segurança

Manuseio de grande quantidade de moedas e notas induz à redução da receita

Sistemas de coleta eletrônica de tarifas substituem o dinheiro e fichas por um cartão

eletrônico

O cartão grava as transações eletronicamente numa faixa (tira) magnética ou

circuito integrado

Elimina qualquer ação do operador (trocador, ou motorista em sistemas one man

operated) e elimina o stress do passageiro em transportar dinheiro ou

preocupação com troco

Reduz o custo de coleta e processamento da receita

As funções de coleta e receita e os custos associados podem ser feitos por uma

instituição financeira, companhia de cartão de crédito, ou banco



37

1. Cartões

a. com contato

b. sem contato

2. base de operação

a. crédito

b. debito

cartão de débito: carregar o cartão com dinheiro e debitar cada transação

realizada

cartão de crédito: grava cada transação e envia uma conta no final do mês

3. possibilita a integração

4. pode ser usado para varias outras funções

a. estacionamento

b. ticket refeição

c. etc.

7.5 padronização e interoperabilidade

7.6 outras aplicações

ferroviárias

serviços especializados

interseções rodo-ferroviárias

o fechar automaticamente passagens de nível

o veículos de emergência com prioridade sobre o trem – diminuir a

velocidade do trem



38

8 ETTM (Electronic Toll and Traffic Management)

Também conhecido como:

AVI

ETC

DSRC

8.1 Redução do congestionamento

Faixa de pedágio típica = 350 vph

Maquinas automáticas de moeda = 600 vph

“baleiro” em maquina de moedas = 900 vph

cabines dedicadas = 1.200 vph ETTM

ETTM possibilita dispensar a cabina e levar a capacidade até 2,000 vph

8.2 Redução

Receita (menor evasão de receita)

Informação (sobre os usuários e seus hábitos de viagem)

Segurança

o Dos usuários e empregados

o Combina o tráfego parado

o Em fila

o Em marcha

8.3 Fundamentos do pedágio

Dois sistemas básicos

1. aberto – coleta pedágio num ou mais pontos discretos ao longo da via (Dutra,

p.e.)

2. fechado – coleta o pedágio em função da distância viajada, quando o veículo

deixa a via pedagiada

Sem ETC – contato entre o motorista e o sistema de cobrança

Com ETC – não é necessário contato físico

ETC é composto de:



39

AVI (automatic vehicle identification)

AVC (automatic vehicle classification)

VES (video enforcement system)

Enforcement



40

Processamento posterior



41

9 Operação de Veículos Comerciais e Movimentação de Carga

9.1 Introdução

Funções do CVO

Movimento de carga

Operações dos transportadores

Operação do veículo

Garantia de segurança

Administração de credenciais

Exame eletrônico

9.2 Missão e visão (*)

US DOT Mission

“Promover operações seguras dos veículos comerciais pelo desenvolvimento,

comunicação fiscalização de práticas e regulamentação de segurança efetivas e

rentáveis; e promover avanços operacionais e tecnológicos que dão base a um sistema

de transporte eficiente e econômico”

US DOT Vision

“A necessidade da nação de movimentar pessoas e bens nos veículos comerciais deve

ser de uma maneira eficiente, econômica e livre de pagamentos em dinheiro”



42

9.3 Movimentação de Carga

Transporte de bens de uma origem para um destino.

O sistema é composto de:

1. Shipper

2. Carrier

3. Consigner



43

Shipper

Fabricante

Atacadista

Varejista

Companhia

Indivíduo

Consigner

Pessoa / organização que recebe itens enviados

Fabricante/atacadista

Carrier

Companhia que opera um ou mais caminhões para movimentação de cargas

Objetivos do ITS em CVO

Melhorar o planejamento para adquirir e distribuir bens materiais

Dar apoio à compra e programação dos serviços de transporte

Identificar itens e “pacotes” de carga, pallets e containers de forma a permitir

visibilidade abrangente “em trânsito” para os transportadores

Melhorar o fluxo de informações nos pontos de remessa e recebimento

Fornecer informações para ajudar na seleção dos transportadores e seu

desempenho



44

10 Sistemas de controle veicular

10.1 Introdução

AVCS

Ligado ao desenvolvimento automobilístico (TABELA 11-1 ;pág. 11-2)

Controle automático dos veículos

EUA – Automated Highway System (AHS)

Japão - Smartway infraetrutura para:

o Tecnologias ITS

o Troca de informações entre

Motoristas

Veículos

Pedestres

Controle – desde o controle de semáforos

Computadores para controlar

Headways

Trajetórias

IVI (Intelligent Vehicle Initiative) – objetivo melhorar a segurança nas operações

veiculo – via de:

Automóveis

Caminhões pesados

Ônibus

Veículos especiais

o Construção rodoviária

o Manutenção

o Emergências

10.2 Desenvolvimento de AHS

1960 – 1980

sistemas veículo – via para aumentar a segurança e a capacidade

11 Sistemas de Transporte Rural

Problemas diferentes dos problemas urbanos

A meta é auxiliar na monitoração da infraestrutura e nas operações



45

Segurança

Confiabilidade

11.1 Visão

A) operações

tecnologias avançadas – monitoração remota

redução de

custos de operação

manutenção

Possibilitar as equipes de operação e manutenção detectar e monitorar fatores tais como:

condições meteorológicas

condições de manutenção de pavimentos e pontes

locais e equipes de obras

manutenção de frotas de veículos

Tal controle é feito por

sistemas de “pagers”

sistemas de gerenciamento automatizados de pavimentos rodoviários

sensores de condições climáticas permanentes/móveis

sistemas de advertência de excesso de velocidade

B) segurança

Prevenção de colisões

Antecipação de 0,5 segundo evitaria

50% das colisões traseiras

30% as colisões frontais

antecipação de 1 segundo evitaria

90% de todas as colisões

Estimativa

ITS poderia evitar (EUA, 2010)

11.500 mortes

44.200 feridos

22 bilhões de dólares em danos materiais



46

C) Mobilidade

informação para rotas ou modos alternativos

aumento da mobilidade

D) turismo e negócios

E) produtividade

11.2 Critical Program Área (CPA)

Segurança do viajante (disseminação da informação sobre condições climáticas

e da via por radio, computadores e televisão)

Serviços de informação de turismo e viagens

Operação e manutenção da infraestrutura

Serviços públicos de viagens e mobilidade

Gerenciamento de frotas

Operações de veículos comerciais

11.3 Necessidades e questões do transporte rural

Características que diferenciam o Transporte Rural do Transporte Urbano

Extensão das viagens maiores do que em áreas urbanas

Não existem rotas alternativas, ou são poucas

Turistas e ou outros viajantes não contumazes são uma grande proporção dos

usuários

Uma grande proporção pertence ou é operada por governos municipais

Vias rurais são mais difíceis de manter, o que significa que condições climáticas

adversas, ou mudanças abruptas, são mais problemáticas

Regiões remotas, ou terrenos acidentados são dificuldades adicionais



47

12 Gerenciamento da Demanda

(TDM – transportation demand management)

ferramenta para:

gerenciamento de congestionamentos

traffic calming

controle da qualidade do ar

TDM - a arte de influenciar o comportamento do viajante com o objetivo de reduzir a

demanda de viagens automotivas, ou redistribuir esta demanda no espaço ou no tempo.

TDM busca:

transferências de viagens feitas sozinhas para modos de alta ocupação (carpool,

vans e transporte público)

transferências de viagens em períodos de pico, ou em vias congestionadas, para

períodos fora do pico, ou em vias menos congestionadas

redução do total de viagens e veículos-milha

limites no comportamento na direção em áreas urbanas definidas

12.1 principais medidas do TDM

incentivo ao transporte público e carona

flexibilização do trabalho (rescalonamento dos horários, teletrabalho, etc..)

traffic calming

restrições e proibições de tráfego

12.2 TDM e as tecnologias ITS

a) informações e tempo real

b) transporte solidário on line

c) gerenciamento de estacionamentos

a. informações e sistemas de roteamento

b. acesso controlado ao estacionamento

d) pedágio dinâmico da capacidade viária (coleta eletrônica - pedágio urbano

variável)

e) melhorias no transporte público

a. AVL – informações sobre horários

b. Telecommuting (trabalho em casa)



48

13 Subsistemas e Tecnologias

(gerenciamento do tráfego, veículos e sistemas)

Uma grande diversidade de tecnologias de sensoriamento pode fornecer os dados que

dão suporte aos sistemas de gerenciamento de tráfego e de informações aos viajantes

Dados para gerenciamento de tráfego são fornecidos por:

Telefones celulares

Relatórios do serviço de patrulhamento de vias expressas

Call boxes / telefones de emergência

CFTV

Sensores ambientais

13.1 Sistemas de Sensores Avançados e de Supervisão

Sistemas de supervisão – monitoram os fluxos de tráfego e condicoes ambientais que afetam o

gerenciamento do tráfego

Componentes

Sensores e tecnologias de supervisão

Algoritmos de processamento de dados

Redes de comunicação

Funções de gerenciamento integrado de tráfego auxiliados pelos sensores:

Detecção de incidentes

Disseminação de informação

Controle semafórico

Ramp metering

Sensor – hardware e software que detecta veículos e transforma a informação em dados de fluxo

de tráfego

Parâmetros usados em ITS:

Volume

Ocupação de faixa

Demanda

Headway temporal e espacial

Passagem (throughput)

Velocidade instantânea e média

Densidade

Atrasos

Paradas origem-destino

Movimentos de conversão

Configuração funcional



49

Os algoritmos de processamento de dados podem estar localizados em:

Hardware do próprio sensor

Cabine à margem da via

Centro de Gerenciamento de Tráfego

Os algoritmos extraem dados brutos dos seguintes sinais:

Contagem de veículos

Presença de veículos

13.2 Sensores e Detectores

Detectores de loops de indução magnética

Sensores magnéticos

Sensores de microondas

Sensores infravermelhos

Sensores de ultrasom

Sensores acústicos

Processadores de imagem

13.3 Sistemas e sensores de Pesagem-em-Marcha (WIM)

WIM (Weight in Motion) – fornecem informações sobre

Pesagem dinâmica de veículos

Volume de tráfego

Classificação veicular

WIM é usado junto com pesagem estática e operações de pesagem há mais de 30 anos.

Componentes de sistemas WIM

Um ou dois loops magnéticos

Sensor de WIM



50

Maneiras de medir o peso dinâmico de um veiculo:

Esforço

Mudança na capacitância

Medição direta

Mudança na corrente elétrica (piezo elétrico)

Sensores de material resistivo

Interrupção de luz

As tecnologias de WIM mais utilizadas são:

Bending Plate – usa medidor de força enterrado. Quando o veiculo passa na

placa é calculada a carga dinamicamente

Piezo elétrico – detectam mudanças na voltagem causada pela pressão exercida

no sensorpor um eixo

Load Cell – usam uma única célula com duas balanças para detectar um eixo e

pesar os dois lados do eixo simultaneamente

Quartzo – usa sensores de quartzo pré carregados. Tem uma precisão de +/- 3%

e tem um preços menor que os sensores piezo elétricos e Bending Plate

Fibra Ótica – estão sendo pesquisados

13.4 CFTV e Processamento de Imagem

Aplicações em controle de tráfego

Monitoração da via

Verificação de incidentes

Segurança

Aplicações em ITS (mais sofisticado)

Detecção automática de incidentes



51

Priorização semafórica ou controle de acesso

Gerenciamento de estacionamentos

Levantamentos de tráfego e coleta de dados

Fiscalização de tráfego

Detecção de incêndios em túneis

CFTV

É um método de distribuir sinais de vídeo num sistema de acesso limitado.

Componentes de um sistema CFTV

Vídeo câmeras

Vídeo swuitches

Monitores

Comunicações através de:

o Cabo coaxial

o Fibra ótica

Sistemas de vídeo vigilância

Área de câmera remota

13.5 Tecnologias de localização de veículos e navegação

Baseado em AVL (Automatic Vehicle Location)

Os componentes básicos das tecnologias AVL e navegação são:

Tecnologias de localização e sistemas de pscicionamento

Mapas

SIG

Route Guidance e tecnologias de path – finding



52

13.6 Sistemas de Posicionamento

São quatro os tipos de técnicas de posicionamento

Sistemas de satélite

o GPS

o Satélites geo estacionários

o Satélites tipo low earthorbit

o Satélites tipo median earth orbit

o Satélites tipo highly elliptical orbit

Sistemas de dead rechoning

o A posição do veiculo é calculada com base na ultima posição detectada,

a velocidade e direção do veiculo. O sistema tem falhas que se

acumulam. Normalmente é integrado com GPS, resolvendo os problemas

dos dois sistemas

Sistemas de Signpost

o Montados na beira da pista, são dispositivos de:

Infra vermelho

Microondas

Radio – freqüência

o Recebem e transmitem dados de veículos equipados com transceivers

(tags)

Tecnologia de celular

13.7 Mapas e outros

Com GIS

Route guidance

13.8 PMV – Painéis de Mensagem Variável

Forma primaria de disseminar informações aos viajantes antes ou durante a viagem

Tecnologias mais comuns para PMVs

Disco refletivo

Matriz de lâmpadas

LED (light emission diode)

FOS –

Fibra ótica e LED – hibrido

13.9 Tecnologias para informação pré-trip e em rota

HAR – highway advisory radio

RDS – radio data systems



53

o Usa uma porção do espectro do sinal de radio que não é utilizada por

uma estação de radio. A informação é digital

Internet

Internet no veículo

Telefones celulares

13.10 Tecnologias de pagamento eletrônico: smart cards

Altamente disseminada

Varias aplicações:

o Transporte público

o Veículos comerciais

o Estacionamento

Tipos de smart cards

o Cartões de memória

o Cartões com CPU

13.11 Sistema de Coleta de Pedágio (ETC)

O sistema é composto por dispositivo montado no veiculo e antena na faixa pedagiada

Tecnologias de transponder (tag) RF para ETC. os tags são classificados em três tipos

dependendo de sua capacidade

Tipo 1 – só leitura

Tipo 2 - área de leitura e escrita

Tipo 3 – tem pontos de comunicação que se comunicam com outros dispositivos

no veículo

RF tags operam nas seguintes freqüências:

900 – 928 MHz

2,45 GHz

5,8 GHz

Os RF tags podem ser do tipo 1 ou do tipo 2 e terem as seguintes caractaristicas:

Ativos ou passivos

Faixa de leitura: 30 m

Usados em pedágios

RF smart tags – contêm um microprocessador

Armazena informações fixas (dados do veículo e usuário) e informações

variáveis (saldos/créditos)

Full duplex

Smart cards com RF transponders



54

O smart card armazena informações

O RF transponder se comunica e interage com a antena (tipo 3)

14 Tecnologias Veiculares

Tecnologias a bordo do veículo

As funções de ITS são:

Sensoreamento de outros veículos

Sensoreamento de objetos

Sensoreamento de posição na faixa

Medição de posição absoluta e mobilidade

Previsão de desempenho de frenagem

14.1 Sensoreamento de outros veículos

Um veículo inteligente precisa saber onde os outros veículos estão. Os serviços

necessários para esta capacidade são:

ACC (Adaptative Cruise Control) - para manter automaticamente uma breca

atrás dos outros veículos

Aviso de colisão à frente – no qual o sistema inteligente vê a via à frente para

veículos parados ou outros obstáculos na pista

Aviso de mudança de faixa e colisão em junção (merge) – para prevenir colisões

laterais

Aviso de colisão traseira – para avisar outros motoristas se eles se aproximam

rapidamente do veículo inteligente

Rodovias automatizadas – a última palavra em direção automatizada, sem mãos

e sem pés.

14.1.1 Geometria de sensoreamento de veículos

Os serviços listados requerem sensoreamento em direções diferentes, faixas diferentes e

precisões diferentes.

As da variação são desde 5 m até valores tão longos quanto possível.

Configurações típicas:

2 sensores, para a dianteira e traseira de automóvel

5 sensores para cada lado de um ônibus

Sensores de visão adiante variam de acordo com a aplicação e com a velocidade de

projeto



55

Um automóvel em velocidades típicas rodoviárias precisa de 100 m para possibilitar ao

motorista a reagir a um alarme e parar o veiculo num pavimento molhado

Distâncias maiores são verificadas nos casos de:

Veículos pesados

Veículos com pneus gastos

Veículos em pavimentos molhados

Sensores traseiros – projetados para velocidades relativas menores – 50 m

14.1.2 Separando alvos de outros objetos

O primeiro passo é medir a posição dos objetos – quais são os objetos de interesse?

Quais são os objetos fixos e quais os que estão se movendo

Quais objetos estão em faixas laterais

O problema da geometria (curvas). O sistema precisa conhecer a geometria da

via

14.1.3 Previsão de movimentação de veículos

É interessante saber o caminho dos veículos



56

Em sistemas totalmente automatizados isso é possível com comunicação veículo-a-

veículo

Sensores que “olham à frente” fornecem dados para previsão de mobilidade, mas a

geração de informações úteis necessitam de novas pesquisas.

14.1.4 Radar

O mais comum dos sensores (efeito Dopller)

Não é influenciado por

o Chuva

o Neblina

o (neve)

Baixo custo

Problema – os efeitos na saúde ainda não estão completamente determinados



57

14.1.5 Ladar

Laser Radar

É um instrumento que usa o laser para determinar distâncias

Vantagens

O feixe é mais estreito que o radar, dando mais precisão – detalhes sobre forma e

localização

Os objetos são vistos como são, quando iluminados por luz comum

Desvantagem

É sensível a problemas meteorológicos que bloqueiam a luz visível (chuva,

nevoa e – neve)



58

14.1.6 Sonar

Opera com as mesmas freqüências que o Radar e o Ladar

Limitações:

Tempo de sensoreamento (velocidade do som)

o Um objeto a 100 metros teria um atraso considerável para ser detectado

Atenuação atmosférica é sensível à freqüência

Resultado – sonares são viáveis para sistemas de curta distância

o Sistemas comerciais de sonar são usados para avisos de filas e detecção

lateral

14.1.7 Comunicações

Se cada veículo:

sabe sua própria posição

está equipado com comunicação veículo-a veículo

é possível que todo veículo seja avisado da posição de todo veículo na vizinhança

também é desejável saber a

velocidade

ações de controle tipo freadas fortes

essas informações são ueis para

diminuir brechas

suavizar o tráfego

aumentar a segurança

14.1.8 Modelagem de direção

seria útil ter um modelo do comportamento do motorista de cada veículo. Tal modelo

ajudaria na identificação do comportamento agressivo e forneceria elementos para

direção defensiva

14.1.9 Assistência e retrorefletores

O uso de refletores nos veículos pode ajudar no sensoreamento realizado por Laser e

Radar

14.2 Sensoreamento de obstáculos

O segundo maior problema é a detecção de obstáculos



59

Objetivo – detecção de obstáculos que podem:

Danificar o veículo

Causar desvio de rumo

É mais complicado que a detecção de veículos à frente

Porque os veículos são grandes e metálicos

Obstáculos são menores e feitos de materiais que não são detectáveis por alguns

sensores

Os principais obstáculos são:

Restos de material de construção, combustível derramado, pecas de automóveis,

carcaças de pneus, etc.

Maquinas de lavar, escadas, palets, animais, etc

A lista é ampla!

Características dos objetos:

Metálicos

Madeira, concreto, borracha, cerâmica ou orgânico

Alguns são estacionários, outros se movem

Tamanhos variáveis

14.2.1 Ladar

Enxerga pequenos obstáculos a grandes distâncias



60

14.2.2 Radar Polarimétrico

Radar polarizado, com receiver equipado com filtro polarizado (polarimétrico)

14.2.3 Vídeo Estéreo

Duas ou mais câmeras de vídeo podemm ser usadas para dar a sensação de

profundidade

Vantagens:

Câmeras são baratas

Processamento é barato

Mapa de profundidades proporciona uma fácil distinção do mapa viário e dos

objetos

Desvantagens

É afetado por nevoa e – neve – (pode ser diminuído pelo uso de sensores

infravermelhos)



61

14.3 Posição na Faixa

Saber a posição relativa na faixa é importante para muitos serviços ITS:

Aviso de saída de pista

Vias automatizadas

Detecção de obstáculos

14.3.1 Marcadores magnéticos

Os marcadores são enterrados no pavimento no centro da faixa a cada 1,5 m

14.3.2 Fitas Magnéticas

O material magnético é embutido na fita utilizada para marcações viárias

14.3.3 Cabo Enterrado

Fios enterrados no pavimento, no centro da faixa.



62

A maior vantagem é a simplicidade e a confiabilidade

Desvantagem: instalação e manutenção do cabo

14.3.4 Loops de indutância magnética

14.3.5 Superfície de Freqüência Seletiva

Utiliza radar de detecção de obstáculos como sensor de guia lateral

É uma faixa de metal para refletir radar

14.3.6 Sistemas de visão

Visão computacional é o mais difícil de desenvolver, mas é o mais fácil de integrar com

a infraestrutura existente.

Uma câmera de vídeo é montada no veiculo, perto do espelho retrovisor interno

e é apontado para a rodovia. Um computador processa a imagem e acha a

rodovia.

14.4 Medição de posição absoluta e movimento

Conhecimento da localização do veículo em coordenadas geográficas

Utilizado em controle veicular e serviços de segurança.

O maior uso prático de posicionamento absoluto é como parte de um sistema maior,

incorporando vários tipos diferentes de sensoreamento. O controle de direção trabalha

melhor com uma previsão de localização na via e de uma curva adiante do veículo.

14.4.1 GPS

Constelação de satélites em órbitas conhecidas

Erros (que podem ser minizados)

Podem ser usados para avisar de uma saída ou um abstaculo conhecido

É impreciso para

Se manter na faixa

Manutenção de headways



63

Problemas de operação com GPS existem em:

Regiões montanhosas

Canyons urbanos

14.4.2 Navegação Inercial

Unidades de medição inercial ou sistemas de navegação inercial (INS)

Técnicas mecânicas/eletrônicas para medir a aceleração.

Integrando a aceleração sobre o tempo resulta velocidade

Integrando velocidade sobre tempo resulta distância

Se o INS tem três acelerômetros, pode medir a distância viajada nas três dimensões

Problema – qualquer pequeno erro na medição da aceleração é amplificado no processo

de integração

14.4.3 Sensores de movimentação direta

Os sensores óticos e os radares tipo Dopler – fornecem medições diretas da

movimentação de um veículo pela observação do solo.

14.5 Previsão do Desempenho de Frenagem

As formulas básicas para temo e distância para fazer um carro parar são:

Tempo = tempo de reação + velocidade/desaceleração

Distância = velocidade*tempo de reação + velocidade²/desaceleração

Velocidades rodoviárias típicas: 30 m/s

Tempos de reação típicos:

100 milisegundos para sensor e atuador de freio controlado por computador

2 segundos para motorista humano

A frenagem depende de vários fatores:

Projeto do veículo

Carga do veículo

Projeto do pneu

Pressão do pneu



64

Desgaste do pneu

Condições dos freios

Tipo de superfície viária

Condições da superfície viária

Greide

Rugosidade do pavimento e iteração com a suspensão do veículo

ABS

Etc

14.5.1 Medição da velocidade da roda

Tacômetros em todas as rodas – medir a aderência em cada roda

O objetivo é determinar o deslizamento de cada roda quando os freios são aplicados

14.5.2 Sensoreamento da Condição da Superfície

A partir de sensores a bordo do veículo

Objetivo: detectar chuva e – neve – com vídeo sensores e processamento

Também pode ser feito com sensores sônicos: determinar se o som dos pneus é

de pavimento seco, molhado ou coberto por neve



65

Sensores infravermelhos também podem ser usados

14.5.3 Assistência a Infraestrutura

Estações meteorológicas para determinar

Temperatura ambiente

Temperatura do pavimento

Umidade relativa

Precipitação

Muito úteis em paises frios onde há neve e gelo

14.6 Tecnologias Emergentes

Os esforços atuais são no sentido de auxiliar o motorista em suas tarefas.

14.6.1 Controle do veículo

Controle do acelerador

Controle dos freios

Controle da direção

Controle da distância em pelotões de rodovias automatizadas

Controle automatizado é complexo nas seguintes situações:

Manobras de emergência – sistemas de controle otimizados para desempenho

suave não funcionarão em manobras abruptas em situações de emergência

Falha de equipamento – controles especiais precisam projetados para lidar com

o Pneus furados

o Perda de freios

o Perda de direção

Veículos pesados – controles para caminhões precisam ser mais avançados em

função da carga

Baixas velocidades – é difícil modelar veículos em baixas velocidades – ônibus

semi-autimáticos necessitam de projeto de controle de aceleração

Superfícies de baixa fricção – é difícil prever o coeficiente de atrito

14.6.2 Atuadores

O aparecimento de dispositivos eletrônicos de direção, freio e aceleração favorece a

inclusão de controle computadorizado



66

14.6.3 Condição do motorista

Fator humano mais importante – estado de alerta do motorista

Sistema de vídeo observando os olhos do motorista

Desempenho do motorista - capacidade de manter o veículo na faixa

14.6.4 Comunicações

Os veículos inteligentes precisam dos seguintes tipos de comunicação

Infraestrutura para veículo

Veículo-a-veículo

As tecnologias previstas são:

Transmissão de rádio

Comunicação infravermelho sem fio

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14.6.5 Rodovias amigáveis aos sensores

Sensores e sistemas funcionarão melhor num ambiente adequadamente projetado

As rodovias atuais tem placas e passagens que refletem radar, faixas pintadas e outros

artefatos que criam um desafio para o sensoreamento.

Maneiras de resolver a situação:

Mover as placas para longe das faixas/pistas

Mascarar – aplicar materiais que absorvam radar para reduzir a quantidade de

energia refletida

Marcar – polarizar refletores (filtros) em objetos grandes para identificá-los e

marcá-los no sinal do radar como objetos conhecidos fora da via

Mapear – os objetos fixos num mapa fornecido aos veículos individuais

sistemas inteligentes de transporte -...

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