Esta dissertação trata do problema do projeto de redes de transporte público por ônibus, que consiste em estabelecer as linhas de ônibus a serem operadas e seus respectivos trajetos e frequências. Busca-se determinar uma rede de tal forma a minimizar custos de operadores e usuários, constituindo um problema multiobjetivo. O custo dos operadores é representado tanto pela frota como pela quilometragem total necessária para atender às frequências exigidas; já o custo dos usuários é representado pela soma dos tempos de espera, tempos de viagem dentro do veículo e eventuais penalidades de transferência. Dado tratar-se de um problema multiobjetivo, de natureza combinatória e complexo, é proposto um método de solução baseado na metaheurística Algoritmo Genético. O mesmo baseia-se na construção inicial de um banco de rotas viáveis, e cada solução proposta é formada selecionando-se um subconjunto de rotas deste banco para formar a rede. São aplicadas estratégias de busca por soluções viáveis nos operadores do Algoritmo Genético, devido à grande proporção de indivíduos inviáveis. O modelo é avaliado através de uma instância de teste da literatura e os resultados são comparados com os já obtidos em trabalhos anteriores. A melhor solução encontrada através do método descrito deste trabalho é superior às já reportadas na literatura. Uma análise de sensibilidade foi realizada para avaliar a influência de parâmetros de entrada do modelo na qualidade das soluções. Um Sistema de Visualização foi desenvolvido para representar graficamente as linhas de ônibus e demais variáveis das soluções. Sugere-se, ao final do trabalho, um conjunto de pesquisas futuras associadas à melhoria do modelo. / This dissertation addresses the public transport network design problem, which comprises determining the bus routes, their associated itineraries and frequencies. The network is designed as to minimize operators and users costs, creating a multiobjective problem. Operators costs are represented by the total fleet and mileage necessary to address required frequencies while user costs are represented by the sum of waiting times, in-vehicle travel times and possible transfer penalties. Given the complexity of this combinatorial and multiobjective problem, a solution method, based on the genetic algorithm metaheuristic, is proposed. Initially a database of feasible routes is built, and each proposed solution is formed by selecting a subset of routes from the database to form the network. Feasibility search strategies are applied inside genetic algorithms operators to make up for the large number of unfeasible individuals. The model is evaluated with a small network and the results are compared with those obtained in previous studies. The best solution attained with the present method is superior to previously published results. A sensitivity analysis was conducted to evaluate the influence of different model input parameters on solution quality. A Visualization System was developed to graphically represent the solutions bus lines and other variables. A set of future research ideas, related to the model improvement, are presented at the end of this study.

[pt] Atualmente mais da metade da população mundial mora em cidades. O deslocamento na região urbana, mediante a utilização de transporte público se dificulta devido ao planejamento deficiente das rotas e redes de transporte, longos tempos de viagem, aumento do custo das passagens, dos tempos de espera, etc. Como consequência, a busca de operações mais eficientes no sistema de transporte público urbano tem aumentado visando atender as necessidades de transporte de forma mais sustentável. Após a revisão da literatura relacionada ao problema de desenho de rede de transporte público urbano, foi escolhido o método proposto por Aquino, (1980), aplicável para redes de ônibus urbanos. Por médio da modernização do programa do método escolhido e as melhorias nele, o número de rotas que define a rede conectada diminuiu. O número de transbordos na rede foi minimizado até zera-lo com um menor conjunto de rotas. Análise de indicadores e de rentabilidade das rotas que minimizam o número de transbordo na rede, permite ao planejador ter uma visão geral do comportamento dessas rotas possibilitando tomar decisões mantendo os requerimentos iniciais e o objetivo de estudo. O programa do método desenvolvido, adaptado a uma linguagem moderna, Cmais mais, oferece, tanto ao meio acadêmico quanto ao profissional, uma ferramenta de fácil aplicação para dar solução ao Problema de Desenho de Rede de Transporte Público Urbano. Contribuindo potencialmente ao incremento da eficiência do processo de planejamento e, portanto, à redução de não conformidades do serviço de transporte resultando em economia dos custos para as empresas prestadoras deste serviço. / [en] Nowadays, more than half of the world s population lives in cities. Displacement in the urban area through the use of public transportation is hampered by poor planning of transport routes and networks, long travel times, increased ticket costs and waiting times, etc. As a consequence, the search for more efficient operations in the urban public transport system has increased in order to meet the transport needs in a more sustainable way. After the literature review related to the urban public transport network design problem, the method proposed by Aquino (1980), applicable to urban bus networks, was chosen. By means of the program s modernization of the chosen method and the improvements in it, the number of routes defining the connected network has decreased. The overflow number on the network has been minimized to zero with a smaller set of routes. Analysis of indicators and profitability of the routes that minimize the number of transfer in the network, allows the planner to have an overview of the behavior of these routes allowing to make decisions keeping the initial requirements and the objective of study. The developed method program, adapted to a modern language, C plus plus, offers both an academic and a professional environment an easy application tool to solve the Urban Public Transport Network Design Problem. Potentially contributing to the increase of the efficiency of the planning process and, therefore, to the reduction of nonconformities of the transport service, resulting in cost savings for the companies that provide this service.

Dutos de transmissão são tubulações especialmente desenvolvidas para transportar produtos diversos a longas distâncias e representam a forma mais segura e econômica de transporte para grandes quantidades de fluidos. Os dutos de gás natural, denominados gasodutos, são usados para transportar o gás desde os campos de produção até os centros consumidores, onde o gás é inserido em redes de distribuição para entrega aos consumidores finais. Os gasodutos de transporte apresentam diversas características de monopólio natural, que são o principal argumento econômico para sua regulação. A regulação visa garantir que esta atividade seja explorada de maneira eficiente, refletindo em tarifas de transporte justas para os consumidores e que proporcionem o retorno adequado aos investidores, levando-se em consideração a quantidade de gás transportado. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo propor metodologias de otimização multi-objetivo de projetos de redes de gasodutos de transporte, envolvendo métodos a posteriori. O problema de otimização formulado contempla restrições associadas ao escoamento do gás e o comportamento das estações de compressão. A solução do problema fornece um conjunto de projetos ótimos de redes de transporte em função da maximização da quantidade de gás natural transportado e da minimização da tarifa associada a esse serviço. A ferramenta foi aplicada a diversos estudos de caso com configurações típicas da indústria de transporte de gás natural. Os resultados mostraram que as metodologias propostas são capazes de fornecer subsídios que permitem ao tomador de decisão do ponto de vista regulatório realizar uma análise de trade-off entre a quantidade de gás transportado e a tarifa, buscando assim atender ao interesse da sociedade em relação à exploração do serviço de transporte / Transmition pipelines are especially designed pipes to transport a variety of products through long distances and represent the safest and most economical method of transporting large quantities of fluids. The natural gas pipelines, called gas pipelines, are employed in gas transportation from the production fields up to the consumer centers, where the gas is introducted in the distribution networks to be delivered to final consumers. The transportation pipelines present several attributes of natural monopoly which are the main economic reason for their regulation. Regulation aims to ensure the efficient exploration of this activity leading to fair transportation tariff to the consumers and reasonable return on investment to the investors, taking into account the amount of transported gas. In this context, the present work has the objective to propose methodologies for the multi-objective optimization of designs for natural gas transportation pipeline networks employing a posteriori methods. The formulated optimization issue comprises restrictions associated to gas flow and compressor stations behavior. The solution provides a group of optimum transport network designs concerning the maximization of the amount of transported natural gas and the minimization of the tariff associated to this service. The tool was employed in a variety of case studies with typical configurations of the natural gas transport industry. The results showed that the proposed methodologies are able to provide information which will permit that the decision maker, from the regulatory point of view, performs a trade-off analysis considering the amount of transported gas and the tariff, aiming to fulfill the society expectations concerning the exploration of transport service

Esta dissertação trata do problema do projeto de redes de transporte público por ônibus, que consiste em estabelecer as linhas de ônibus a serem operadas e seus respectivos trajetos e frequências. Busca-se determinar uma rede de tal forma a minimizar custos de operadores e usuários, constituindo um problema multiobjetivo. O custo dos operadores é representado tanto pela frota como pela quilometragem total necessária para atender às frequências exigidas; já o custo dos usuários é representado pela soma dos tempos de espera, tempos de viagem dentro do veículo e eventuais penalidades de transferência. Dado tratar-se de um problema multiobjetivo, de natureza combinatória e complexo, é proposto um método de solução baseado na metaheurística Algoritmo Genético. O mesmo baseia-se na construção inicial de um banco de rotas viáveis, e cada solução proposta é formada selecionando-se um subconjunto de rotas deste banco para formar a rede. São aplicadas estratégias de busca por soluções viáveis nos operadores do Algoritmo Genético, devido à grande proporção de indivíduos inviáveis. O modelo é avaliado através de uma instância de teste da literatura e os resultados são comparados com os já obtidos em trabalhos anteriores. A melhor solução encontrada através do método descrito deste trabalho é superior às já reportadas na literatura. Uma análise de sensibilidade foi realizada para avaliar a influência de parâmetros de entrada do modelo na qualidade das soluções. Um Sistema de Visualização foi desenvolvido para representar graficamente as linhas de ônibus e demais variáveis das soluções. Sugere-se, ao final do trabalho, um conjunto de pesquisas futuras associadas à melhoria do modelo. / This dissertation addresses the public transport network design problem, which comprises determining the bus routes, their associated itineraries and frequencies. The network is designed as to minimize operators and users costs, creating a multiobjective problem. Operators costs are represented by the total fleet and mileage necessary to address required frequencies while user costs are represented by the sum of waiting times, in-vehicle travel times and possible transfer penalties. Given the complexity of this combinatorial and multiobjective problem, a solution method, based on the genetic algorithm metaheuristic, is proposed. Initially a database of feasible routes is built, and each proposed solution is formed by selecting a subset of routes from the database to form the network. Feasibility search strategies are applied inside genetic algorithms operators to make up for the large number of unfeasible individuals. The model is evaluated with a small network and the results are compared with those obtained in previous studies. The best solution attained with the present method is superior to previously published results. A sensitivity analysis was conducted to evaluate the influence of different model input parameters on solution quality. A Visualization System was developed to graphically represent the solutions bus lines and other variables. A set of future research ideas, related to the model improvement, are presented at the end of this study.

Dutos de transmissão são tubulações especialmente desenvolvidas para transportar produtos diversos a longas distâncias e representam a forma mais segura e econômica de transporte para grandes quantidades de fluidos. Os dutos de gás natural, denominados gasodutos, são usados para transportar o gás desde os campos de produção até os centros consumidores, onde o gás é inserido em redes de distribuição para entrega aos consumidores finais. Os gasodutos de transporte apresentam diversas características de monopólio natural, que são o principal argumento econômico para sua regulação. A regulação visa garantir que esta atividade seja explorada de maneira eficiente, refletindo em tarifas de transporte justas para os consumidores e que proporcionem o retorno adequado aos investidores, levando-se em consideração a quantidade de gás transportado. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo propor metodologias de otimização multi-objetivo de projetos de redes de gasodutos de transporte, envolvendo métodos a posteriori. O problema de otimização formulado contempla restrições associadas ao escoamento do gás e o comportamento das estações de compressão. A solução do problema fornece um conjunto de projetos ótimos de redes de transporte em função da maximização da quantidade de gás natural transportado e da minimização da tarifa associada a esse serviço. A ferramenta foi aplicada a diversos estudos de caso com configurações típicas da indústria de transporte de gás natural. Os resultados mostraram que as metodologias propostas são capazes de fornecer subsídios que permitem ao tomador de decisão do ponto de vista regulatório realizar uma análise de trade-off entre a quantidade de gás transportado e a tarifa, buscando assim atender ao interesse da sociedade em relação à exploração do serviço de transporte / Transmition pipelines are especially designed pipes to transport a variety of products through long distances and represent the safest and most economical method of transporting large quantities of fluids. The natural gas pipelines, called gas pipelines, are employed in gas transportation from the production fields up to the consumer centers, where the gas is introducted in the distribution networks to be delivered to final consumers. The transportation pipelines present several attributes of natural monopoly which are the main economic reason for their regulation. Regulation aims to ensure the efficient exploration of this activity leading to fair transportation tariff to the consumers and reasonable return on investment to the investors, taking into account the amount of transported gas. In this context, the present work has the objective to propose methodologies for the multi-objective optimization of designs for natural gas transportation pipeline networks employing a posteriori methods. The formulated optimization issue comprises restrictions associated to gas flow and compressor stations behavior. The solution provides a group of optimum transport network designs concerning the maximization of the amount of transported natural gas and the minimization of the tariff associated to this service. The tool was employed in a variety of case studies with typical configurations of the natural gas transport industry. The results showed that the proposed methodologies are able to provide information which will permit that the decision maker, from the regulatory point of view, performs a trade-off analysis considering the amount of transported gas and the tariff, aiming to fulfill the society expectations concerning the exploration of transport service

Submitted by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2016-10-20T17:23:18Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Fernanda Antônia Fontes Mendonça - 2016.pdf: 6796501 bytes, checksum: 85be458c70adcac93cf5413ecf680a6b (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2016-10-20T20:40:46Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Fernanda Antônia Fontes Mendonça - 2016.pdf: 6796501 bytes, checksum: 85be458c70adcac93cf5413ecf680a6b (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-20T20:40:46Z (GMT). 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There is then the need to plan the transport network of medium-sized cities aiming to meet these changes of urban space. However, without the full knowledge of the urban space in the study, and without the lifting of the transport network, object of the study, it will be not possible to plan new guidelines for the network. This work, intended, from the new tools of urban planning, identify and compare the centrality obtained with the network public transportation existing, verifying some inconsistencies existing in the network. As tools, was applied the methodology for the identification of centralities proposed by Kneib (2014), which is based on the Delphi’s tool combined with spatial analysis; and subsequently centrality identified were analyzed in conjunction with the transport network, from the tools of Geographic Information Systems - GIS. The city in study was Annapolis, which is located in the state of Goiás. This city has, according to estimates of IBGE (2015) 366.491 in habitants, therefore classified as average city. As the result of investigations, emphasized that the centrality of identification is a process that has made it possible to establish in a city, other locals that resembled to the main center - and that attract many trips - which can contribute to identify and develop guidelines for improvement of network public transportation, due to the close relationship between transport and the use and occupation of the soil. / O espaço urbano de cidades de médio porte possui uma forte ligação com o seu centro tradicional e, portanto, existe uma tendência para que os sistemas de transporte façam suas viagens sempre convergentes aos centros. Esta forte ligação aparece em decorrência da disponibilidade dos serviços e comércios que se encontram instalados nos centro tradicionais, além da existência de um número significativo de residências que lá se encontram instaladas. A medida que estes centros ficam saturados, em razão do alto índice de veículos, seja do transporte individual, seja do transporte coletivo, a acessibilidade vai reduzindo e novos centros vão se formando. Verifica-se portanto a necessidade de planejar a rede de transporte de cidades de médio porte objetivando atender essas alterações do espaço urbano. Entretanto, sem o conhecimento pleno do espaço urbano em estudo, e sem o levantamento da rede de transporte, objeto do estudo, não será possível planejar novas diretrizes para a rede. Este trabalho, pretendeu, a partir de novas ferramenta de planejamento urbano, identificar e comparar as centralidades obtidas com a rede de transporte público coletivo existente, verificando assim algumas inconsistências existentes na rede. Como ferramentas, aplicou-se a metodologia de identificação de centralidades proposta por Kneib (2014), que baseia-se na ferramenta Delphi aliada à análise espacial; e posteriormente as centralidades identificadas foram analisadas em conjunto com a rede de transportes, a partir de ferramentas dos Sistemas de Informação Geográfica – SIG. A cidade em estudo foi Anápolis, localizada no estado de Goiás. Esta cidade possui, segundo estimativa do IBGE (2015) 366.491 habitantes, portanto classificada como cidade média. Como resultados das investigações, destacou-se que a identificação de centralidades é um processo que possibilitou estabelecer em uma cidade, outros locais que se assemelhassem ao centro principal - e que atraem muitas viagens - o que pode contribuir para identificar e potencializar diretrizes para melhoria da rede de transporte coletivo, devido à relação de proximidade entre transportes e uso e ocupação do solo.