Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T18:45:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 271325.pdf: 1076369 bytes, checksum: be1ca5dbaaa8a0d43ee93e9c2eaeb4fd (MD5) / O ajuste dos semáforos em uma malha viária urbana nem sempre é adequado em função da dificuldade de atualizar os planos de tempos semafóricos que são a base da operação dos controladores de "tempo fixo" atualmente em uso. Dentre as ações possíveis para amenizar os efeitos negativos desse ajuste inadequado estão as estratégias de controle em tempo-real que têm por objetivo o aumento da eficiência das malhas viárias urbanas através de ajustes contínuos dos tempos semafóricos para as atuais condições de tráfego. A estratégia de controle Traffic-responsive Urban Control (TUC) é uma estratégia recentemente desenvolvida que apresenta bons resultados práticos quando comparada ao controle por tempos fixos e a outras estratégias de tempo real. Neste trabalho, foram explorados aspectos dinâmicos da estratégia TUC que não foram devidamente explorados na literatura existente. Em particular, observou-se um fenômeno de oscilações dos sinais de controle da estratégia mesmo na ausência de variações nos volumes de tráfego, ou seja, quando se esperaria um controle constante. Embora os volumes de tráfego permaneçam sem variações, estas oscilações dos tempos semafóricos induzem variações no tráfego, o que causa, além do deterioramento dos índices de desempenho da malha, perturbações para os usuários da via que esperam um comportamento estável do controle de tráfego. Com o objetivo de eliminar tais flutuações, apresenta-se uma estratégia de controle de tempos de verde diferente da sugerida na estratégia TUC original. Resultados de simulação mostram a superioridade da proposta deste trabalho para os casos testados.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção. / Made available in DSpace on 2012-10-19T07:57:36Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T20:08:43Z : No. of bitstreams: 1 187076.pdf: 3640552 bytes, checksum: 0569b6a31a148b618f5cfc9e12538d68 (MD5) / Este trabalho descreve uma metodologia que permite elaborar planos para semáforos operando a tempo fixo modo isolado. Visa-se a uma programação ótima, tendo como critério de otimização o atraso sofrido pelos veículos e a poluição que estes produzem ao passar pela interseção sinalizada. Tal metodologia utiliza uma integração de métodos da área de Engenharia de Tráfego, como o dimensionamento de semáforos, com os conceitos de poluição atmosférica. Esta integração é obtida através de uma relação entre o atraso veicular medido em segundos e o grau de poluição medido em concentração de CO, utilizando-se, para tanto, como ferramentas, conceitos de Otimização e Analise de Regressão. Os resultados obtidos a partir da metodologia proposta aqui permitem programar semáforos, de modo que a poluição produzida pelos veículos seja mínima em um determinado ponto de observação da interseção selecionada, possibilitando tomar decisões sobre seu funcionamento.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2009. / Made available in DSpace on 2012-10-24T09:58:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 268888.pdf: 2658867 bytes, checksum: 903a8c4aecd322e8a869d496c0069069 (MD5) / Neste trabalho são apresentadas três estratégias de controle tempo real para sistemas de transporte público por ônibus. O CISPOP (Controle Integrado da Semaforização e Partida do Ônibus do Ponto) é um sistema integrado de controle adaptativo da sinalização de uma interseção isolada e da partida do ônibus do ponto próximo a montante desta interseção. Além do controle da sinalização, função da demanda ou fluxo de veículos na interseção, o modelo utilizado permite a implantação, via controle da sinalização, da prioridade para os ônibus. A contribuição do CISPOP está relacionada com o gerenciamento da partida do ônibus do ponto baseado em dois modos de operação: partida imediata (PI) e partida controlada (PC). Na operação PI, o ônibus parte imediatamente após encerrado o processo de embarque e desembarque. Na operação PC, o ônibus fica retido no ponto para que sua trajetória até a interseção evite uma parada devido à fila de veículos. A escolha entre a operação PI ou PC é baseada no menor custo de operação do sistema de tráfego na interseção. Buscando tratar o problema de um sistema de transporte público em rede viária, apresenta-se o Método de Solução por Aproximação de Modelo (MSAM), que é um sistema de controle de retenção para sistemas BRT (do inglês bus rapid transit). Partindo de um modelo não linear de sistema BRT com uma função de desempenho não convexa, o MSAM apresenta simplificações usando um procedimento de estimativas iniciais para as variáveis do sistema. O modelo resultante, com função custo convexa e restrições lineares, é facilmente resolvido em tempo real. Os desvios resultantes da simplificação do modelo sobre a variável de controle são tratados através de um processo iterativo de novas estimativas e otimização, até a convergência da variável de controle dentro de uma margem pré-estabelecida. Por fim, define-se o Controle Integrado de Prioridade e Retenção (CIPER) para tratar o problema do controle do fluxo de veículos nas interseções entre as vias ou corredores exclusivos de sistemas BRT com vias de tráfego convencional. Este problema é resolvido através da integração de dois níveis de operação: um nível local, referente à temporização semafórica das fases BRT nas interseções, com possibilidade de prioridade para os ônibus, e um nível global, que controla o espaçamento temporal ou headway entre os diversos ônibus via retenção nos pontos. A estratégia de controle de retenção é baseada no MSAM, com a integração feita através da incorporação de restrições adicionais relativas às fases BRT, dadas pelos planos semafóricos das interseções (nível local), no cálculo dos instantes ótimos de partida dos ônibus dos pontos (nível global). O método resultante desta integração permite uma solução eficiente em tempo real para o problema de controle integrado de prioridade e retenção de sistemas BRT. / This work presents three methods for real time control of public transport systems. The ICSBDS (Integrated Control of Signal and Bus Departure from Stop) is an integrated system of adaptive signal control for isolated intersections and bus departure control of the stop upstream from the intersection. Beside the signal control, which is a function of the vehicle flow in the intersection, the model allows priority for buses. The main contribution of ICSBDS is related to the management of the bus departure of the stop based on two modes of operation: immediate departure ID and controlled departure CD. In the ID operation the bus departs from the stop immediately after the process of passengers boarding and alighting. In the CD operation, the bus is held up at the stop until the trajectory to the intersection is such that a second stop due the queue of vehicles is avoided. The choice between the ID or CD operation is based on the minimum cost of operation of the traffic in the intersection. In order to tackle the problem of public transport in road networks, the Solution Method by Model Approximation (SMMA) is introduced, which is a holding control strategy for BRT (bus rapid transit). Starting from a nonlinear model of the BRT system with an associated non-convex performance index, SMMA brings simplifications based on initial estimates of certain system variables. The resulting model, with a convex performance function and linear constraints, is readily solved in real time. Deviations resulting from the simplifications are treated via an iterative procedure comprising updates of estimates and optimization until the convergence to an accepted margin. Then, the Priority and Holding Integrated Control (PHIC) is used in the problem of controlling the flow of vehicles on intersections between BRT exclusive lanes and conventional vehicles lanes. This problem is solved by integrating two levels of operation: a local level relative to the intersection signals of the BRT phases with possibility of priority for buses, and a global level which controls the bus holding at stops. The holding control strategy is based on SMMA with the integration done by incorporation of additional restrictions, given by the intersections signal plans (local level), in calculating the optimal bus departure time from stops (global level). The method resulting from this integration allows an efficient solution in real time to the problem of integrated control of priority and retention for BRT systems.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2013-07-15T22:57:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 224020.pdf: 2853594 bytes, checksum: 11019296de404846239ec765df5f083a (MD5) / Este estudo busca contribuir para a melhoria da circulação de tráfego em redes viárias através do controle ótimo dos semáforos. O critério a ser minimizado é o atraso veicular médio a que estão submetidos os motoristas. Foi desenvolvido um modelo de tráfego baseado em equações dinâmicas que descrevem o comportamento do sistema viário a partir de contagens veiculares. As equações consideram características do acoplamento entre interseções e permitem a análise dos efeitos de diferentes políticas de controle. Com base no modelo, foi desenvolvido um algoritmo de busca em profundidade para realizar o controle em tempo real, em uma configuração de controle preditivo descentralizado com horizonte deslizante. O método de controle fornece, a partir de contagens de fluxo veicular, os tempos de abertura dos semáforos que resultam no melhor desempenho possível para a malha viária. A atualização da ação de controle é feita a cada 4 s para compensar, via realimentação da informação dos detectores veiculares, as possíveis imprecisões na modelagem e a natureza descentralizada do algoritmo. Para fins de avaliação da qualidade da solução do método proposto, foi feita a transcrição do modelo para o formalismo de programação matemática, como um programa linear inteiro misto. A formulação permite o uso de pacotes de otimização para obtenção de soluções ótimas ou próximas do ótimo, servindo como referência para as soluções com a heurística do controle preditivo. Também, foram usados resultados de tempos fixos do programa Transyt para comparações com ambos os métodos anteriores. Resultados de simulação indicam a viabilidade do método proposto, em termos da qualidade da solução frente à solução ótima global, e sua superioridade em relação a planos de tempo fixo. A contribution for the improvement of vehicular traffic flow in road networks via the optimal control of traffic lights is presented in this work. The minimization criterion is the average delay experienced by drivers. A traffic model is developed based on dynamic equations describing the road network behavior from traffic count data. The equations take into account the coupling among intersections and allow for the analysis of control policies. Based on the model, a depth-first searching algorithm is presented. It implements a real-time control policy in a decentralized, predictive control setting with rolling horizon. The control method calculates, from traffic data, timings for the traffic lights that result in the best possible performance for the road network. Control update is done every 4 s to compensate, via feeding back the information from vehicle detectors, for modeling errors and the decentralized nature of the algorithm. To evaluate the quality of the solution from the proposed method, the model is translated as a mixed-integer linear program. The formulation allows the use of optimization packages that provide global optimal (or near optimal) solutions that serve as a reference for the assessment of the quality of the heuristic solution. Moreover, fixed-time setting obtained from the Transyt software are used for comparisons with both methods. Simulation results indicate the viability of the proposed method in terms of the quality of the solution vis-a-vis the global optimal solution and its superiority when compared to fixed-time plans.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pòs-graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-05T22:37:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 319250.pdf: 1596825 bytes, checksum: 0d8f593b58c0f11a1e85232c0b53d528 (MD5) Previous issue date: 2013 / As VANETs (Vehicular Ad hoc Networks) são redes auto-organizáveis, formadas por um conjunto de veículos e elementos de infraestrutura rodoviária que são conectados uns com os outros sem a necessidade de uma infraestrutura subjacente. Estas redes objetivam proporcionar conforto e segurança aos passageiros, através de aplicações de entretenimento, informações sobre acidentes na pista e condição da rodovia. A disseminação e o tempo em que as mensagens trafegam nestas redes desempenham um papel essencial às aplicações que precisam atuar, rapidamente nos veículos, a favor da prevenção de acidentes e segurança dos passageiros. Por isso, as VANETs requerem métodos eficientes e confiáveis para a comunicação de dados. Um método utilizado para suprir os desafios das VANETs é particionar a rede em grupos lógicos chamados agrupamentos. Agrupamentos de veículos demonstram-se eficazes no controle da topologia da rede, pois possibilitam aumentar a capacidade, reduzem a sobrecarga de roteamento e tornam-a escalável na presença de elevada mobilidade dos veículos. Assim, diferentes sistemas de gerenciamento de agrupamentos são propostos para a formação e a manutenção de agrupamentos quando estes trafegam por rodovias e vias urbanas. Nas vias urbanas, em particular, a manutenção dos agrupamentos torna-se desafiadora devido aos inúmeros elementos que constantemente alteram a mobilidade dos veículos, como os controladores semafóricos e as intersecções. Nas regiões próximas a estes elementos, os agrupamentos estão sujeitos a quebras de enlace de comunicação e aumento na colisão de pacotes, causadas pelas ações dos semáforos, aumentos na densidade e dispersão dos veículos. Entretanto, as abordagens de agrupamentos normalmente não consideram os aspectos da mobilidade e os impactos destas regiões na manutenção dos agrupamentos. Nesta dissertação, propõe-se mecanismos que inseridos a um sistema de gerenciamento de agrupamentos em redes veiculares permitem a travessia estável de agrupamentos por regiões semafóricas e interseccionais em vias urbanas. Estes mecanismos acrescentam melhorias no desempenho do sistema de gerenciamento de agrupamentos, permitindo que ações preventivas sejam realizadas nos agrupamentos afim de minimizar os impactos causados pelo aumento na densidade e dispersão de veículos, nas regiões urbanas avaliadas. Os resultados dos experimentos comprovam que os mecanismos preditivos atingem seus objetivos e contribuem para que aplicações em VANETs usufruam desta maior estabilidade. <br> / The VANETs (Vehicular Ad hoc Networks) are self-organizing networks formed by a group of vehicles and elements of roadside infrastructure that are connected with each other without the need for underlying infrastructure. These networks aim to provide comfort and safety to passengers through entertainment applications, information about accidents road and condition of the road. The availability and the time that messages travel over these networks have an essential role for applications that need to act quickly in vehicles, in favor of preventing accidents and passenger safety. Therefore, VANETs require efficient and reliable methods for data communication. A method used to support the challenges of VANETs is partitioned the network into logical groups called clusters. Clusters of vehicles demonstrate to be effective in controlling the topology of the network, as they allow to increase the capacity, reduce the routing overhead and make it scalable in the presence of high mobility vehicles. Thus, different management systems clusters are proposed for the formation and maintenance of clusters when they travel over highways and urban roads. On urban roads, in particular, maintaining the clusters is a challeng due to the numerous elements that constantly alter the mobility of vehicles, such as semaphores and intersections. In regions close to these elements, the clusters are subject to breaks communication link and increase the packet loss caused by the actions of semaphores, increases in the density and dispersion of vehicles. However, these approaches typically do not consider clustering aspects of mobility and impact of these regions in the maintenance of clusters. This dissertation proposes mechanisms that aggregated in a management system of cluster allow a stable crossing of clusters by regions with semaphores and intersections. These mechanisms improve the performance in the management system of cluster, allowing preventive actions that are carried in clusters in order to minimize the impacts caused by the increase in the density and dispersion of vehicles in urban regions evaluated. The experimental results demonstrated that the predictive mechanisms achieve their goals and contribute to applications in VANETs take advantage of this increased stability.

[pt] Redes veiculares (VANETs — Vehicle Ad Hoc NETworks) constituem um caso especial de redes ad hoc em que os nós são veículos equipados com uma interface de comunicação sem fio. Esses veículos podem se mover a velocidades elevadas, e a transmissão de dados em cenários urbanos pode ser facilmente bloqueada por prédios ou outros obstáculos. Tais fatores contribuem para tornar a comunicação inter-veicular intermitente, e dificultar o roteamento de pacotes. Um dos principais desafios dos protocolos de roteamento em VANETs é evitar as ruas onde o volume de tráfego esteja baixo, uma vez que a escassez de veículos nessas ruas tende a impossibilitar a propagação de pacotes através delas. Por esse motivo, a informação sobre o volume de tráfego em cada rua é fundamental para se determinar a melhor rota entre dois veículos. Especificamente em cenários urbanos, a mudança de estado dos semáforos provoca uma flutuação do tráfego de veículos ao longo do tempo. Em vista disso, esta tese propõe o TLAR (Traffic Light Aided Routing), um novo algoritmo de roteamento para VANETs que explora a variação de estado dos semáforos para inferir quais ruas oferecerão uma maior probabilidade de sucesso de propagação de pacotes. Resultados de simulação mostram que o algoritmo apresenta um bom desempenho comparado ao de propostas existentes. / [en] VANETs (Vehicle Ad Hoc NETworks) are a special case of mobile ad hoc networks where vehicles are equiped with wireless communication interfaces. These vehicles may move at high speeds and data transmission in urban scenarios may easily be blocked by buildings and other sort of obstacles. Such factors contribute to make inter-vehicle communication intermitent and packet routing more difficult. One of the main challenges faced by routing protocols is avoiding low-traffic streets, where the lack of vehicles tend to make packet forwarding impossible. For this reason, traffic information on each street is essential for the computation of the best route between any given two vehicles. Specifically in urban scenarios, traffic light transitions cause significant fluctuations on traffic flow over time. Given this fact, this thesis proposes TLAR (Traffic Light Aided Routing), a new routing algorithm for VANETs that exploits traffic light transition timings in order to determine which streets will offer the greatest probabilities for successful packet forwarding. Simulation results indicate a good performance of this algorithm compared to existing approaches.

[pt] tese é sobre o comportamento de risco adotado pelos pedestres em travessias com sinalização semafórica. Observou-se que muitos pedestres arriscam-se ao atravessar a movimentada Av. Presidente Vargas. Esta via localizada no Centro da cidade do Rio de Janeiro possui intenso tráfego de veículos e fluxo de pedestres. Muitos transeuntes atravessam as quatro pistas da avenida de forma arriscada ao não obedecerem à sinalização indicada pelo semáforo. Para conduzir esta pesquisa sobre o processo de travessia de pedestres em vias semaforizadas, utilizou-se um modelo desenvolvido por pesquisadores norte-americanos – Wogalter, Dejoy e Laughery (1999) – conhecido como Modelo de Comunicação-Processamento Humano da Informação – C-HIP Model. Este modelo organiza de forma seqüencial, através de sete estágios, como a informação é transmitida por uma fonte, recebida e processada pelo usuário com o propósito de direcioná-lo a adotar um comportamento seguro e comprometido com o conteúdo da sinalização. Investigando-se a partir dos estágios do modelo C-HIP, através de métodos e técnicas apropriados para cada estágio, identificaram-se quais fatores são contribuintes para que o pedestre desobedeça à sinalização de trânsito e adote um comportamento de risco em travessias semaforizadas. Os principais métodos utilizados foram observação e inquirição. Observações sistemáticas foram feitas para investigar a relação entre atenção do pedestre e o seu comportamento. A escala de avaliação foi aplicada para investigar a relação entre educação no trânsito, convicções, motivação e comportamento do pedestre. A compreensão dos elementos gráficos e pictóricos nas travessias semaforizadas foi estudada através do Teste de Compreensão (ISO 9186). Os dados foram tratados e analisados a partir de métodos da estatística inferencial (Correlação de Pearson e Qui-Quadrado) e, posteriormente, realizouse entrevista semi-estruturadas para colher informações que não seriam possíveis através de métodos quantitativos. Considerou-se que o pedestre tem a orientação familiar como a principal forma de contato com a educação no trânsito, que possui uma crença otimista sobre sua capacidade de avaliar o momento certo de atravessar a via e que a pressa é um dos principais fatores a motivá-lo a desobedecer às normas de trânsito. Identificou-se que os pedestres utilizam majoritariamente a faixa de rolamento para veículos como fonte de informação e que os homens arriscam-se mais que as mulheres no processo de travessia. Os resultados também mostraram que o nível de aceitação da simbologia utilizada na travessia com sinalização semafórica está de acordo com o índice estipulado pela norma ISO 9186. Concluiu-se que o pedestre mais confiante na sua capacidade de julgamento e/ou mais apressado na caminhada pela Av. Presidente Vargas tem a tendência a comportar-se de maneira mais arriscada durante o processo de travessia. Por fim, nos desdobramentos da pesquisa, incentivou-se o pesquisador em design a utilizar o Modelo C-HIP para investigar o processo de comunicação entre a sinalização e o receptor na sua totalidade, levando-se em conta os fatores internos (convicções e motivações) do usuário. / [en] This thesis is about the risk behavior adopted by pedestrians at crosswalks with traffic light equipament. It was observed that many pedestrians take risk to cross the Presidente Vargas Avenue. This avenue is located in downtown in Rio de Janeiro city and has a heavy vehicular traffic and intense pedestrian flow. Many pedestrians cross the four lanes of avenue dangerously disobeying the traffic light indications. To conduct this research about pedestrian s behavior at crosswalks, a model developed by American researchers - Wogalter, Dejoy and Laughery (1999) - known as Communication-Human Information Processing Model - C-HIP Model was used. This model is organized sequentially in seven stages. The initial stages are about how information are transmitted by a source and the intermediary and final stages allow to investigate how a person receives and processes the message in order to be committed to adopt a desired behavior. Investigating the stages by C-HIP model perspective, using methods and techniques for each stage, enabled to identify which factors can contribute to pedestrians to disobey traffic signs and adopt a risky behavior in pedestrian crossing. The main methods applied observation and inquiry techniques. Systematic observations were made to investigate the pedestrians’ attention and their behavior. Rating Scale were applied to investigate how are related the pedestrians’ traffic education with their beliefs, motivations and behavior. The comprehension of graphic elements were studied through the test of graphical symbols (ISO 9186). The data were processed and analyzed using methods of inferential statistics (Pearson s correlation and Qui-squared). Later, seven respondents took part in a semi-structured interview session to gather information that would not be possible through quantitative methods. It was considered that the main contact form with traffic education was orientation coming from family. The pedestrians have an optimistic belief about their capacity to evaluate the right time to cross the lanes and the hurry is one of the main motivating factors for disobeying traffic law. The results showed that pedestrians use mostly as source of information coming vehicles from the lanes and the men behaved in a more insecure way and observed the lanes more than women. The female pedestrians observed ahead (pedestrian traffic light) and respected more the traffic light indications than men. It was revealed that the acceptance s level of the crosswalks and traffic light s symbols is accepted by the ISO 9186 index. It was concluded that the pedestrian more confident in their ability to evaluate the crossing moment or who is hurried has a tendency to take risk while crossing the avenue. Finally, it was suggested future studies in graphic design with C-HIP model approach to investigate the whole communication process.