Made available in DSpace on 2017-07-10T18:33:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sandra Mara Pereira.pdf: 987058 bytes, checksum: bb54a3167110f8a18e0cf8dd87235628 (MD5) Previous issue date: 2009-02-12 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The theme focused in this study is the analysis of operating costs and the feasibility of implementation of a collecting system of pig manure (terminal phase) in rural properties from Toledo-PR, for the bioenergy generation. The theoretical framework includes topics about agribusiness, route planner and logistics, transportation costs and investment analysis, characterization of the local swine, as well as the potential for bioenergy generation by pig manure. The method is exploratory, collecting information related to 380 properties, with pigs in the terminal phase, locating these properties and making the road map with the help of Clark and Wright s heuristic. Information about vehicles and equipment, usually used in this activity, operating costs and investment in their acquisition were researched, as well as the implementation of a center of biodigestion. The potential to generate waste, biogas and electricity, and the quantities of pigs in the investigated properties were also examined. It was observed that the implementation of this project is viable. Although large investments are required, the profitability with biogas and electricity sales is significant. The conclusion is that it is viable to implement the project, due to the benefits for the farmers, who will have new source of revenue with the sale of pig slurry, with the provision of a new energy matrix, using a highly waste polluter; and to preserve the environment that will not suffer the damage by indiscriminate manure dumping. / Este trabalho tem como tema a análise dos custos operacionais e da viabilidade de implantação de um sistema de coleta de dejetos suínos (em fase de terminação), em propriedades rurais do município de Toledo-PR, para a geração de bioenergia. O referencial teórico compreende tópicos do agronegócio; logística e roteirização; custos de transporte e análise de investimentos; caracterização da suinocultura local, bem como as potencialidades de geração de bioenergia com os dejetos suínos. A metodologia tem caráter exploratório, coletando informações relacionadas a 380 propriedades com suínos em fase de terminação, que foram localizadas em mapa e realizando a roteirização com auxilio da heurística de Clark e Wright. Foram pesquisadas informações referentes aos veículos e aos equipamentos geralmente utilizados nesta atividade, bem como informações sobre os custos operacionais e de investimento para a aquisição dos mesmos, assim como para a implementação de um centro de biodigestão. Analisaram-se também os potenciais de geração de dejetos, biogás e energia elétrica considerando as quantidades de suínos existentes nas propriedades pesquisadas. Constatou-se que, para a implementação do projeto, são necessários grandes investimentos; entretanto a rentabilidade com a venda de biogás e de energia elétrica é considerável. Conclui-se que é viável a implementação de semelhante projeto, por beneficiar os produtores rurais, os quais terão nova fonte de renda com a venda dos dejetos; por possibilitar uma nova matriz energética, utilizando um resíduo altamente poluidor; e por preservar o meio ambiente, que deixará de sofrer os anteriores danos pelo despejo indiscriminado dos dejetos suínos.

Orientador: Antônio Fernando Branco Costa / Resumo: O presente trabalho desenvolveu um modelo matemático que contribui para o projeto de redes cicloviárias conexas e integradas ao sistema de transporte público por ônibus em áreas urbanas, fazendo uso da Otimização Multiobjetivo (OM) por meio da Programação Linear Inteira Mista (MILP ou MIP). A investigação dos critérios de infraestrutura que influenciam a demanda cicloviária e que deveriam compor a modelagem matemática foi realizada por meio da Revisão da Literatura e cinco critérios identificados, referentes ao: Conforto, Segurança, Objetividade, Intermodalidade e Continuidade. Cada critério é composto por uma série de subcritérios, dezesseis no total, classificados como parâmetros de projeto de entrada e/ou de saída para o modelo matemático, segundo funções objetivos e restrições. Uma aplicação do modelo foi realizada em um caso real para cidade de grande porte, em São José dos Campos – SP, e obtidas soluções exatas com redes parcialmente conexas (abordagem 1) e redes totalmente conexas (abordagem 2), integradas aos pontos de parada de ônibus e as linhas de ônibus da região delimitada, por meio da linguagem de modelagem General Algebric Modeling System (GAMS) e o solver CPLEX. Os resultados obtidos foram aderentes a realidade da macrozona de tráfego na região estudada e contribuem para o planejamento urbano como validado pela Secretaria de Mobilidade Urbana de São José dos Campos. A análise de diversos cenários para o modelo matemático, ponderando os objetivos do modelo, pos... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The present work created a mathematical model that contributes to design bikeway networks integrated to the public transport service by buses in urban areas, using the Network Multiobjective Optimization through Mixed by means of Mixed Integer Linear Programming (MILP or MIP). The investigation of the infrastructure criteria that influence cycling demand and that should set the mathematical modeling was carried out through the Literature Review and five criteria were identified, referring to: Comfort, Safety, Objectivity, Intermodality and Connectivity. Each criteria is composed of a subcriteria set, sixteen in total, which performed as input and/or output design parameters for the mathematical model, according to fitness functions and constraints. An application of the model was carried out in a real case in São Jose dos Campos city - Sao Paulo state, and exact solutions were obtained with partially connected networks (approach 1) and fully connected networks (approach 2), integrated to the stop points by bus and bus lines in the defined region, using the General Algebric Modeling System (GAMS) modeling language and the CPLEX solver. The results obtained were adherent to the reality of the traffic macrozone in the studied region and contribute to urban planning, as validated by the São José dos Campos Urban Mobility Secretariat. The analysis of several scenarios for the mathematical model, considering the model's objectives, made it possible to verify the behavior of the res... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Com base na teoria de redes complexas, este trabalho analisa as características das redes de sistema transporte público (STPs) de duas grandes cidades brasileiras (Curitiba e São Paulo) usando a representação do tipo Espaço-L e Espaço-P, através de métricas não ponderadas e ponderadas (distância geográfica entre as paradas de veículos e frequência dos veículos nos pontos de paradas). É proposta uma nova forma de classificar as métricas de redes complexas (orientadas a congestionamento e acessibilidade) aplicadas exclusivamente aos STPs. Também é proposta uma nova forma de interpretar resultados baseados em distância geográfica e frequência através do inverso da distância e inverso da frequência. Através da classificação das métricas também são propostas duas novas métricas para identificação de congestionamento em STP, além de uma nova forma de utilizar a representação utilizando mapas geográficos baseado em curvas de dispersão para identificar regiões de congestionamento e de acessibilidade do STP. Para a cidade de Curitiba é realizado um estudo que analisa o STP ao longo da semana (dia útil, sábados e domingos) e ao longo do dia útil através de 14 intervalos de horários com a finalidade de avaliar a rede de forma dinâmica. Com os resultados foi possível identificar comportamentos em regiões geográficas dos STP de Curitiba e São Paulo que podem auxiliar aos planejadores do STP a entenderem e realizar mudanças em busca de melhorias. Para os usuários é possível utilizar os resultados para buscar alternativas na utilização do STP. Outra contribuição é a interpretação e visualização dos resultados das métricas de redes complexas para avaliação de STPs. / Abstract (parágrafo único): Based on the theory of complex networks, this work analyzes the characteristics of public transport networks (PTNs) of two large Brazilian cities (Curitiba and São Paulo). Using the L-space and P-space representation, through unweighted and weighted metrics (geographical distance between vehicle stops and vehicle frequency at stop points) a new way of classifying the complex network metrics (congestion and accessibility oriented) applied exclusively to PTNs is proposed. It is also proposed a new way of interpreting results based on geographic distance and frequency by inverse distance and inverse frequency. Through the classification of the metrics also two new metrics for congestion identification in PTN are proposed, as well as a new way of using the representation using geographic maps based on dispersion curves to identify congestion and accessibility regions of the PTN. For the city of Curitiba a study is carried out that analyzes a PTN throughout the week (weekday, Saturdays and Sundays) and throughout the business day through 14 time intervals in order to evaluate the network dynamically evaluate. With the results it was possible to identify behaviors and geographic regions of the PTNs of Curitiba and São Paulo that can help the PTN planners to understand and make changes in the PTN seeking improvements. For users it is possible to use the results to find alternatives in the use of PTN. Another contribution is the way of interpreting and visualizing the results of complex network metrics for PTN evaluation, which allows the evaluation of networks through a PTN.

Com base na teoria de redes complexas, este trabalho analisa as características das redes de sistema transporte público (STPs) de duas grandes cidades brasileiras (Curitiba e São Paulo) usando a representação do tipo Espaço-L e Espaço-P, através de métricas não ponderadas e ponderadas (distância geográfica entre as paradas de veículos e frequência dos veículos nos pontos de paradas). É proposta uma nova forma de classificar as métricas de redes complexas (orientadas a congestionamento e acessibilidade) aplicadas exclusivamente aos STPs. Também é proposta uma nova forma de interpretar resultados baseados em distância geográfica e frequência através do inverso da distância e inverso da frequência. Através da classificação das métricas também são propostas duas novas métricas para identificação de congestionamento em STP, além de uma nova forma de utilizar a representação utilizando mapas geográficos baseado em curvas de dispersão para identificar regiões de congestionamento e de acessibilidade do STP. Para a cidade de Curitiba é realizado um estudo que analisa o STP ao longo da semana (dia útil, sábados e domingos) e ao longo do dia útil através de 14 intervalos de horários com a finalidade de avaliar a rede de forma dinâmica. Com os resultados foi possível identificar comportamentos em regiões geográficas dos STP de Curitiba e São Paulo que podem auxiliar aos planejadores do STP a entenderem e realizar mudanças em busca de melhorias. Para os usuários é possível utilizar os resultados para buscar alternativas na utilização do STP. Outra contribuição é a interpretação e visualização dos resultados das métricas de redes complexas para avaliação de STPs. / Abstract (parágrafo único): Based on the theory of complex networks, this work analyzes the characteristics of public transport networks (PTNs) of two large Brazilian cities (Curitiba and São Paulo). Using the L-space and P-space representation, through unweighted and weighted metrics (geographical distance between vehicle stops and vehicle frequency at stop points) a new way of classifying the complex network metrics (congestion and accessibility oriented) applied exclusively to PTNs is proposed. It is also proposed a new way of interpreting results based on geographic distance and frequency by inverse distance and inverse frequency. Through the classification of the metrics also two new metrics for congestion identification in PTN are proposed, as well as a new way of using the representation using geographic maps based on dispersion curves to identify congestion and accessibility regions of the PTN. For the city of Curitiba a study is carried out that analyzes a PTN throughout the week (weekday, Saturdays and Sundays) and throughout the business day through 14 time intervals in order to evaluate the network dynamically evaluate. With the results it was possible to identify behaviors and geographic regions of the PTNs of Curitiba and São Paulo that can help the PTN planners to understand and make changes in the PTN seeking improvements. For users it is possible to use the results to find alternatives in the use of PTN. Another contribution is the way of interpreting and visualizing the results of complex network metrics for PTN evaluation, which allows the evaluation of networks through a PTN.

Air pollution is becoming a major issue in cities across the world, its common cause being the use of fossil fuel combustion engines in both private and collective transport modes. However, alternative technologies, such as biofuels, hybrid and battery electric vehicles, are on the rise. The objective of this thesis is to assess the optimal system’s configuration – a combination of electric traction and the use of biofuels – in a sub-group of Curitiba’s public bus network through the application of two optimisation models – least energy consumption and least cost. Based on these models, total energy, cost and greenhouse gas (GHG) emissions can be calculated for different scenarios to identify the advantages of switching to a low-carbon system. Furthermore, these models can be used by planners and decision makers as a starting point in defining the path towards a cleaner transport system. The results from the energy optimisation indicate that electrification is key in reducing total energy consumption, as this technology is by far the most energy efficient. A 12% reduction could be achieved, when compared to the current scenario (only using diesel B7), and CO2 emissions could be cut by 74%. The cost optimisation shows that electrification is not yet cost competitive compared to other biofuels (biodiesel, bioethanol and biogas), as biodiesel is the only technology selected by the model due to its overall lower cost. Nonetheless, if electricity costs are reduced, which can be achieved, for example, through a reduction or abolition of taxes, electrification becomes an attractive alternative to biofuels. Under these conditions (40% lower electricity price), energy consumption is reduced by 5% and GHG emissions are cut down to 30%. Political will and strategies to decrease the cost of vehicles turn out to be essential in supporting electrification in public transport. Furthermore, adaptations in the time schedules and the organisation of the main transport hubs are required to accommodate battery electric buses.  The number of fast charging stations is usually on a par with the number of bus routes to be electrified. Cost synergies achieved by sharing the cost of a charger among electrified routes with a common start/end stop are crucial to secure the attractiveness of e-mobility. This underlines the importance of analysing infrastructure needs in public transport networks holistically. / A poluição atmosférica é um problema sério em praticamente todas as grandes cidades do mundo, sendo a sua origem mais comum, o uso de combustíveis fósseis em motores de combustão, tanto em veículos de uso privado como em veículos de transporte coletivo. No entanto, tecnologias alternativas, tais como o uso de biocombustíveis, e a utilização de veículos híbridos e elétricos, estão em expansão. Esta tese tem como objectivo avaliar a configuração ideal do sistema, utilizando, num subgrupo da rede de transportes de Curitiba, uma combinação de tração elétrica e de uso de biocombustíveis. Esta avalição é feita através da aplicação de dois modelos de optimização: menor consumo energético e menor custo global. Com base nestes dois modelos, o consumo energético e os custos globais, bem como as emissões de gases de efeito de estufa (GEE), podem ser calculados para os diferentes cenários, de modo a se identificarem as vantagens da transição para um sistema de baixo carbono. Acresce que estes dois modelos podem ser usados por planeadores e decisores, como ponto de partida na definição do caminho a seguir para a transição para um sistema de transporte mais ecológico. Os resultados da otimização do consumo energético, indicam que a eletrificação é fundamental para reduzir o consumo total de energia, pois esta tecnologia é, de longe, a mais eficiente em termos energéticos. Uma redução do consumo total de energia em 12% poderá ser alcançada em relação ao cenário actual (que use apenas o diesel B7) e as emissões de CO2 poderão ser reduzidas em 74%. Na otimização de custos, os resultados mostram que a eletrificação ainda não é competitiva em termos de custos, quando comparada com o uso de biocombustíveis (biodiesel, bioetanol e biogas), uma vez que o biodiesel é a única tecnologia selecionada pelo modelo por ter menores custos associados. No entanto, se os custos da eletricidade forem reduzidos, nomeadamente, através da diminuição ou supressão de impostos, a eletrificação torna-se uma solução atrativa. Numa situação de redução do preço da energia elétrica em 40 %, o consumo de energia é reduzido em 5% e as emissões de GEE são reduzidas para 30%. Vontade política e estratégias destinadas a diminuir o custo dos veículos elétricos, tornam-se essenciais para promover a eletrificação dos transportes públicos. Acresce que, a adaptação dos horários e a organização dos principais terminais de transporte, são necessários para possibilitar a  operacionalidade dos ônibus elétricos. De acordo com os resultados dos dois modelos, o número de estações de recarga rápida é aproximadamente igual ao número de rotas de ônibus a serem eletrificadas. A redução de custos alcançada, partilhando um carregador entre rotas electrificadas com paragens inicial/final comuns, é crucial para garantir a atratividade da mobilidade eléctrica. Isto sublinha a importância dos benefícios de uma análise holística da infrastrutura de recarga nas redes de transporte público coletivo. / Luftföroreningar är en stor utmaning i städer runt om i  världen. Den gemensamma orsaken är användningen av förbränningsmotorer med fossila bränslen i både privata och kollektiva transportsätt. Dock alternativt teknik, såsom biobränslen, hybrid- och batterielektriska fordon, har uppmärksammats och deras användning ökar. Syftet med denna avhandling är att bedöma det optimala systemets konfiguration - en kombination av elektrisk drivkraft  och användningen av biobränslen - i Curitibas allmänna bussnät genom tillämpning av två optimeringsmodeller – en som minimiserar  energiförbrukning och en som minimizerar kostnader. Baserat på dessa modeller, de totala utsläpp och energiförbrukningen, samt deras respektiva kostnader kan beräknas för olika scenarier. På detta sätt  fördelarna med att byta till ett kolfrisystem identifieras. Dessutom kan dessa modeller användas av planerare och beslutsfattare som utgångspunkt för att definiera strategier mot en renare transportsystem. Resultaten från energioptimering indikerar att elektrifiering är nyckeln till att minska  systemets energiförbrukning, eftersom denna teknik är överlägset mest energieffektiv. En minskning på 12% skulle kunna uppnås, jämfört med det utgångsscenariot (endast med diesel B7) och koldioxidutsläppen skulle kunna minska med 74%. Kostnadsoptimeringen visar att elektrifiering ännu inte är kostnadseffektiv jämfört med andra biobränslen (biodiesel, bioetanol och biogas). I detta scenario är biodiesel den enda tekniken som valts av modellen på grund av dess lägre kostnad. Men om elkostnaderna minskas blir elektrifiering ett attraktivt alternativ till biobränslen. Detta skulle kunna uppnås, till exempel, genom skattebefrielse.  Under dessa förutsättningar (40% lägre elpris) minskas energiförbrukningen med 5% och utsläppen minskar med30%. Politisk vilja och strategier för att minska fordonskostnaden visar sig vara avgörande för att stödja elektrifiering av kollektivtrafiken i Curitiba. Dessutom anpassningar av tidstabellerna och organisationen av de viktigaste bytespunkter är nödvändiga. Antalet snabba laddstationer är vanligtvis i linje med antalet busslinjer som ska elektrifieras. Kostnadssynergier uppnås genom att dela kostnaden för en laddare bland elektrifierade linjer med ett gemensamt start / slutstopp. Det är avgörande för att säkerställa e-mobilitetens attraktivitet. Det visar också vikten av att analysera infrastrukturbehoven i kollektivtrafiknätet holistiskt.