Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Ciência da Computação, 2015. / A tomada de decisão colaborativa (CDM) é um paradigma importante no processo de gerenciamento de tráfego aéreo (ATM). De acordo com a sua filosofia, a troca de informações entre os diversos intervenientes resultam em melhores decisões para o ATM. A construção dos algoritmos de alocação de slots utilizados nos programas de espera em solo (GDP) com CDM não contempla os principais stakeholders atuais no processo de tomada de decisão. Somando-se a esse fato, algumas deficiências no GDP têm sido relatadas em diversas pesquisas ao longo dos anos. Um desses problemas é que o algoritmo Compression nem sempre calcula resultados estáveis na alocação de recursos aeroportuários. Esta situação limita o desempenho do ATM e pode gerar insatisfação entre os stakeholders que são afetados. Para resolver os problemas citados, o presente trabalho propõe uma nova solução para o problema de alocação de slots tratado pelo algoritmo Compression. Esse modelo, denominado DA-SLOT, possibilita o tratamento dos stakeholders já existentes na CDM, bem como, a inclusão de um novo participante, o gestor do aeroporto. O modelo proposto utiliza a teoria de matching para criar um mercado de slots, onde as companhias aéreas e o gestor do aeroporto são jogadores que possuem preferências estratégicas no processo de alocação. O novo algoritmo utilizado nesse processo é baseado no mecanismo Deferred Acceptance (DA) para mercados de matching de dois lados. Os estudos de caso utilizados na validação do modelo empregaram movimentos aéreos do Aeroporto Internacional Tancredo Neves (SBCF) do ano de 2014, extraídos do site on-line da Empresa Brasileira de Infraestrutura Aeroportuária (INFRAERO). A análise realizada sobre cenários hipotéticos e reais indica que o modelo DA-SLOT permite adequado tratamento das preferências de todos os jogadores do mercado através de uma alocação ótima. Além disso, características desejáveis inerentes ao mecanismo DA, como estabilidade nas alocações e controle de manipulação dos resultados, podem levar os jogadores a buscarem resultados ótimos globais no sistema. Estes resultados podem ser considerados como as principais contribuições científicas e sociais da pesquisa. / Collaborative Decision Making (CDM) is an important paradigm in the process of Air Traffic Management (ATM). According to this paradigm, the exchange of information among the different entities result in the improved decisions for ATM. However, the construction of the slot allocation algorithms used in the Ground Delay Program (GDP) with CDM, does not address the current major stakeholders in the decision-making process. At the same time, some shortcomings in GDP have been reported in several studies over the last years. One of these problems is that the Compression algorithm in CDM not always calculates the stable results in the allocation of resources related to airport. These limits of the ATM performance can generate the dissatisfaction among the stakeholders. To solve these problems, this PhD thesis proposes a new solution for the slot allocation problem addressed in the Compression algorithm. This model, called DA-SLOT enables the treatment of existing stakeholders in the CDM, as well as the inclusion of a new participant, the airport management services. The proposed model uses the matching theory to create a market slots where the airlines and the airport managers are the players. These stakeholders in CDM have their strategic preferences in the allocation process. The new algorithm has been developed based on the Deferred Acceptance (DA) mechanism for two-sided matching markets. The case studies are conducted for evaluation the developed model with the real data from Tancredo Neves International Airport (SBCF) of 2014. All the scenarios and data have taken from the official website of the Brazilian Airport Infrastructure Company (INFRAERO). The analysis on hypothetical and actual scenarios indicates that DA-SLOT model allows the correct treatment of the preferences of all players in the market through a stable allocation. In addition, desirable characteristics inherited from the DA mechanism, such as stability in the allocation and control manipulation of the results, may lead stakeholders to get overall performances in the system. These results can be considered as the main scientificand social contributions of this research.

Neste trabalho é avaliado o desempenho operacional de uma nova configuração idealizada para a operação de rotatórias de três pernas (prioridade para os veículos da via principal com semáforos próximos). Nesta avaliação é comparado o novo sistema de operação com outros dois usualmente empregados: (1) prioridade para os veículos que estão circulando na ilha central (rotatória convencional) e (2) prioridade para os veículos da via principal sem o emprego de semáforo, bem como, com base nos resultados das comparações realizadas, são estabelecidas as condições dos fluxos de tráfego em que é indicada uma ou outra configuração. Os valores obtidos nas simulações mostram, de forma inequívoca, o desempenho operacional superior da rotatória com prioridade para a via principal com semáforos próximos, adequadamente programados, no caso de fluxos altos. O emprego de semáforos próximos reduz significativamente o atraso na aproximação crítica e, em consequência, o tamanho da fila, como consequência do aumento expressivo da capacidade de tráfego da rotatória. Os resultados da simulação corroboram o que se pode observar nos sistemas implantados na cidade de Araraquara, onde a colocação de semáforos próximos de rotatórias de três pernas melhorou de forma significativa o desempenho operacional dos dispositivos, reduzindo o atraso crítico e o tamanho da fila crítica e aumentando a capacidade. O acompanhamento da acidentalidade nas rotatórias onde foram colocados semáforos próximos na cidade de Araraquara mostra uma redução dos acidentes graves de aproximadamente 90%. Uma explicação para essa redução pode ser devido ao aumento da paciência dos motoristas em esperar uma brecha maior para entrar na rotatória, pois sabem que, esporadicamente, há uma interrupção do fluxo na via principal. / In this study the operational performance is measured of a new idealized configuration for the operation in three-legged traffic circles (priority way for the vehicles from the main street with traffic lights nearby). This measured is compared the new operational system with two others usually systems: (1) priority for the circulating traffic (conventional roundabout) and (2) priority for vehicles from the main street without traffic lights. Also, based on the results from the comparisons, seek to establish what traffic flow conditions are better for a given configuration. The values obtained from the simulations demonstrate, clearly, the superior operational performance of the traffic circle with main road priority combined with properly programmed traffic lights nearby, in the case of high flows. The use of traffic lights reduces significantly the delay from the critical approach, and consequently, the queue length, as a consequence resulting on significant traffic capacity increase at the intersection. Simulation results validate what can be seen in Araraquara, where the installation of traffic lights near from the three-legged traffic circle improved significantly the operating performance of the devices, reducing the critical delay and critical queue size and increasing the effective capacity. Monitoring the accident rate in traffic circles where traffic lights nearby were placed in Araraquara shows a reduction of approximately 90% in serious accidents. An explanation of this reduction may be due to the increased of patience of drivers in wait for a larger gap to enter on the roundabout, because they know there will be an interruption on the main street, sporadically.

Neste trabalho é avaliado o desempenho operacional de uma nova configuração idealizada para a operação de rotatórias de três pernas (prioridade para os veículos da via principal com semáforos próximos). Nesta avaliação é comparado o novo sistema de operação com outros dois usualmente empregados: (1) prioridade para os veículos que estão circulando na ilha central (rotatória convencional) e (2) prioridade para os veículos da via principal sem o emprego de semáforo, bem como, com base nos resultados das comparações realizadas, são estabelecidas as condições dos fluxos de tráfego em que é indicada uma ou outra configuração. Os valores obtidos nas simulações mostram, de forma inequívoca, o desempenho operacional superior da rotatória com prioridade para a via principal com semáforos próximos, adequadamente programados, no caso de fluxos altos. O emprego de semáforos próximos reduz significativamente o atraso na aproximação crítica e, em consequência, o tamanho da fila, como consequência do aumento expressivo da capacidade de tráfego da rotatória. Os resultados da simulação corroboram o que se pode observar nos sistemas implantados na cidade de Araraquara, onde a colocação de semáforos próximos de rotatórias de três pernas melhorou de forma significativa o desempenho operacional dos dispositivos, reduzindo o atraso crítico e o tamanho da fila crítica e aumentando a capacidade. O acompanhamento da acidentalidade nas rotatórias onde foram colocados semáforos próximos na cidade de Araraquara mostra uma redução dos acidentes graves de aproximadamente 90%. Uma explicação para essa redução pode ser devido ao aumento da paciência dos motoristas em esperar uma brecha maior para entrar na rotatória, pois sabem que, esporadicamente, há uma interrupção do fluxo na via principal. / In this study the operational performance is measured of a new idealized configuration for the operation in three-legged traffic circles (priority way for the vehicles from the main street with traffic lights nearby). This measured is compared the new operational system with two others usually systems: (1) priority for the circulating traffic (conventional roundabout) and (2) priority for vehicles from the main street without traffic lights. Also, based on the results from the comparisons, seek to establish what traffic flow conditions are better for a given configuration. The values obtained from the simulations demonstrate, clearly, the superior operational performance of the traffic circle with main road priority combined with properly programmed traffic lights nearby, in the case of high flows. The use of traffic lights reduces significantly the delay from the critical approach, and consequently, the queue length, as a consequence resulting on significant traffic capacity increase at the intersection. Simulation results validate what can be seen in Araraquara, where the installation of traffic lights near from the three-legged traffic circle improved significantly the operating performance of the devices, reducing the critical delay and critical queue size and increasing the effective capacity. Monitoring the accident rate in traffic circles where traffic lights nearby were placed in Araraquara shows a reduction of approximately 90% in serious accidents. An explanation of this reduction may be due to the increased of patience of drivers in wait for a larger gap to enter on the roundabout, because they know there will be an interruption on the main street, sporadically.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The traffic problems are of general scope in several cities in the world, especially in central area, usually more congested. This work aims to simulate an operational alternative that provides improved flow of vehicles in the central area. It is proposed the elimination of parking lots regulated rotary (called Blue Zone ) on the streets and main avenues in the downtown area and meeting this need with the implementation of parking garages/lots in buildings and / or underground garages in places near the central area. Identify the best location for such a development strategy includes facility location approach to logistics and optimization of the distance pathway. It can be pointed out urban politics for Land Use and Transportation, urban planning and needs applied to determine strategic locations for new enterprises considering the logistics. Some strategies of traffic management adopted in Brazil, United States and Europe are generally discussed with their benefits and limitations. The strategic locations were selected considering Clustering and Facility Location approaches using software TransCAD. Reduction of blue zones allows increasing the capacity of lane and therefore, improving the performance in central area. This benefit can be measured through the simulation, using Traffic Software Integrated System, taking into account Traffic Engineering. That is the case of downtown in Uberlandia. Comparing the proposed and real scenario it could be reduced delay and waiting time, fuel consumption and greenhouse gas emissions. The results pointed the better scenario of the central area and also showed it is important to review the land use/transportation. It is necessary to adopt integrated politics to improve the performance of the routes due the increased flow vehicles and traffic problems. The relocation of parking lots is a current alternative which improves the vehicles flow and the mobility in downtown. / Os problemas no trânsito são de amplitude geral em diversas cidades mundiais, principalmente na área central, normalmente, mais congestionada. Este trabalho pretende simular uma alternativa operacional que proporcione melhoria do fluxo de veículos na área central. Para isso, propõe-se a retirada dos estacionamentos regulamentados rotativos (Zona Azul) nas ruas e avenidas principais da área de estudo e o atendimento desta necessidade com a implantação de bolsões de estacionamentos em edifícios garagens e/ou garagens subterrâneas em locais próximos a área central. Identificar o melhor local para um empreendimento desta natureza engloba estratégias de localização de instalações com abordagem em logística e de otimização da distância de caminhamento. Destaca-se a importância das políticas urbanas, como o planejamento urbano e a legislação de uso e ocupação do solo. Algumas estratégias de gerenciamento de tráfego adotadas no Brasil, Estados Unidos e países da Europa são abordados juntamente com seus benefícios e limitações. Os locais estratégicos para estacionamento foram selecionados com base nos procedimentos de Clustering e Facility Location do software TransCAD. Com a retirada das vagas dos estacionamentos rotativos ao longo do meio-fio, obtém-se um aumento na capacidade das vias, devido ao maior número de faixas de tráfego e, portanto, melhor desempenho operacional nas vias da área central. Este benefício é mensurado com abordagem em técnicas de engenharia de tráfego através da simulação no Traffic Software Integrated System (TSIS), adotando o caso típico da área central da cidade de Uberlândia. Analisando-se os dois cenários (cenário real e cenário proposto), percebeu-se uma redução do tempo de espera e atraso, aumento da velocidade média, redução do consumo de combustível dos veículos e das emissões de gases poluentes (HC, CO e NO). Os resultados indicaram melhoria do fluxo de veículos e maior aproveitamento do espaço viário na área central. Este trabalho mostrou ainda, que é importante rever a legislação de uso e ocupação do solo, adotando políticas integradas de transporte para melhorar as condições operacionais das vias. A realocação dos estacionamentos é uma alternativa eficaz e imediata, que melhora o fluxo de veículos e a mobilidade na região central da cidade, deslocando a demanda por vagas para locais isolados fora da área densa. / Mestre em Engenharia Civil