Intelligent Transportation System (ITS)  is the main research domain for making road transport safer and more comfortable. For the sake of increasing the benefits of ITS, projects about Inter-Vehicle Communication (IVC)  system have been proposed to make communications among vehicles possible, to exchange traffic information and avoid accidents. In order to create communication network among vehicles or between vehicles and infrastructure,  Vehicular Ad hoc Networks (VANETs) has been proposed. Many applications in VANETs need to send messages to vehicles within a specific geographic region. This behavior is called geocast and this specific geographic region is called the Zone of Relevance (ZOR). Some routing protocols which are related to Geocast have been proposed in literature for VANETs. So it is significant to evaluate and compare the performance of these known Geocast routing protocols. In this thesis, categories of the routing protocols, as well as communication forwarding schemes are introduced. The routing protocols in VANETs are also summarized and compared. In order to evaluate the performance of these protocols, the evaluation methods are proposed and then a Geocast routing simulator is designed and used to simulate the Geocast network environment and several Geocast routing protocols.

Nas grandes cidades ao redor do mundo os congestionamentos são problemas bem conhecidos e compartilhados por todos os setores da sociedade. Não é surpreendente, então, que grande parte dos investimentos públicos caminhem na direção de reduzir paulatinamente o esforço rotineiro que a população itinerante faz para chegar ao trabalho ou retornar ao lar, melhorando sua qualidade de vida. É partilhando desse intuito que se encontrou a motivação inicial para o desenvolvimento deste trabalho. Em outro pólo encontra-se a vertente dos procedimentos evolutivos que ao longo da história da vida na Terra foram responsáveis pela emergência espontânea de uma enorme gama de soluções para os mais variados ecossistemas. A tradução disso para ambientes computacionais criou a classe dos algoritmos evolucionários, dentre os quais os Algoritmos Genéticos (AGs), que se destacaram por serem boas heurísticas de busca por conjuntos de parâmetros que resultem em ótimos globais para problemas de engenharia. A aplicação de AGs para otimizações em engenharia de tráfego possui boa base bibliográfica, mas são raras as aplicações reais em meios onde há escassez de dados e de Sistemas Inteligentes de Transporte (do inglês, Intelligent Transportation Systems ITS). Neste trabalho então foi desenvolvido um novo modelo de simulação mesoscópica sobre o qual um AG é aplicado para encontrar planos semafóricos que reduzam atrasos e paradas em sub-redes congestionadas. A ferramenta é simplificada para execução rápida, usando parâmetros normalmente colhidos pela Companhia de Engenharia de Tráfego de São Paulo (CET-SP) em estudos de revisão de temporização semafórica. Ao fim do trabalho, o estudo de caso em uma sub-rede paulistana resultou em reduções da ordem de 30% no nível de atraso e paradas em relação aos valores obtidos com a simulação dos planos anteriores. Vale ressaltar que o espaço de busca foi reduzido ao sub espaço de planos aceitos pela experiência dos especialistas da CET-SP, e mesmo dentro deste escopo, o algoritmo foi bem sucedido ao descartar soluções ruins e fazer emergirem soluções ótimas coerentes. / In large cities throughout the world, high traffic congestion is a well known problem endured by all parts of society. Not surprisingly, a great deal of public investments is made in the direction of reducing the citizens daily efforts for going from home to work and backwards. It is by sharing this intent that the motivation for this thesis was found. Meanwhile, in another section of human knowledge there are concepts revolving the evolutionary procedures that were responsible for the spontaneous emergence of an immeasurable quantity of solutions for adaptation to an almost as greater quantity of ecossystems. When science brought these concepts to computational environments the class of evolutionary algorithms was born, a class embodied by the Genetics Algorithms (in this text referred as AGs, for Algoritmos Genéticos, in portuguese) which are heuristics that stand out as good alternatives for searching parameter settings that result in global optima for engineering problems. There is a good knowledge base regarding the use of AGs for traffic engineering optimizations, but rare are the real implementations in which specialists have to deal with lack of data and the absence of Intelligent Transportation Systems (ITS). Therefore, in this thesis a new mesoscopic simulation model was developed over which an AG is applied for finding signal timing plans that reduce stops and delays in congested subnetworks. The prototyped tool is simplified for quicker execution, using data that is normally collected by the Traffic Engineering Company of São Paulo (CET-SP) in signal timing revision activities. After the development, one of the numerous citys subnetworks was adopted as the case study, for which the prototype found plans that reduced the stops and delays in approximately 30% when compared to the values measured with the simulation of the old plans. It is worth notice that the search space was reduced to the subspace that only contains solutions accepted by the experience of CET-SPs traffic signal specialists, and within this subgroup, the algorithm succeeded in discarding the bad solutions and providing means for the emergence of coherent global optima.

Simuladores de tráfego são ferramentas importantes para planejamento e operação do tráfego, pois permitem avaliar cenários de maneira segura e com baixo custo. Porém, a configuração original desses programas é ajustada para replicar as condições do tráfego observado no país de origem do simulador. Em rodovias, o modelo de desempenho de caminhões tem grande influência no comportamento da corrente de tráfego. No Vissim, todavia, esse modelo simula veículos com melhor desempenho, se comparados aos caminhões brasileiros. Apresenta-se neste trabalho a calibração das funções de aceleração para caminhões do Vissim, utilizando a diferença entre perfis de velocidade simulados e reais como medidas de ajuste. Os perfis de velocidade foram criados a partir de dados de GPS para caminhões que trafegaram ao longo de uma rodovia de pista dupla em relevo ondulado, sob baixo fluxo de tráfego. O ruído na velocidade presente nesses dados foi atenuado por meio de um filtro gaussiano. Determinou-se então o perfil longitudinal da rodovia através dos pontos coletados pelo GPS, de modo a ser possível comparar as velocidades reais e simuladas em pontos preestabelecidos ao longo do trecho. A calibração foi automatizada por meio de um algoritmo genético. Todas as replicações da calibração resultaram em configurações para as funções de aceleração capazes de gerar perfis de velocidade simulados mais próximos dos reais se comparadas à configuração original do simulador. Por fim, um estudo de caso foi usado para demonstrar a necessidade de recalibração do simulador, através da avaliação do impacto causado pela calibração do simulador nos equivalentes veiculares obtidos com dados simulados. / Traffic simulators are important tools for traffic planning and operation, as they can be used to perform safe, low-cost scenario evaluation. However, these software\'s default configuration is adjusted to replicate the traffic conditions found in the simulators\' country of origin. The truck performance model heavily impacts traffic behavior in simulations of freeway segments. The default values for Vissim\'s performance model are adjusted for trucks with lower mass/power ratios than typical Brazillian trucks. The objective of the research reported here was to recalibrate Vissim\'s truck acceleration functions using the difference between real and simulated truck speed profiles as goodness-of-fit measures. The speed profiles were created using GPS data obtained from trucks travelling over a four-lane freeway situated on rolling terrain, under low traffic flow. Speed noise was removed from GPS data using a Gaussian filter. The longitudinal profile of the freeway was determined using GPS data, to allow for the comparison of observed and simulated speeds at fixed points along the segment. The calibration procedure was automated and based on a genetic algorithm. Every calibration run provided a configuration for the acceleration functions that reduced the difference between simulated and real speed profiles, if compared to the simulator\'s default configuration. The effects of the truck performance model recalibration were demonstrated by means of a case study focusing on the estimation of passenger-car equivalents for Brazilian trucks travelling on freeways.

O objetivo desta tese é adaptar os procedimentos do Highway Capacity Manual 2000, para que possam melhor estimar a qualidade de serviço nas condições de tráfego encontradas em rodovias de pista simples estudadas. Para isto, foi desenvolvido um programa para calibração automática do simulador TRARR, baseado em um algoritmo genético e implementado em Perl. A calibração, que usa dados de velocidade e porcentagem de veículos em pelotões, coletado por meio de filmagens nos locais estudados, foi feita simultaneamente para cinco trechos diferentes, para que o simulador fosse capaz de reproduzir as características de um trecho típico de rodovia de pista simples do estado de São Paulo. Para garantir a qualidade dos resultados das simulações realizadas com o modelo recalibrado, procedeu-se à sua validação, usando-se um conjunto independente da dados. Partindo-se do pressuposto que a estrutura geral do método deveria ser mantida, a adaptação do HCM-2000 consistiu em obter novos valores para os diversos fatores de ajuste usados no processo de estimativa do nível de serviço. Para tanto, foram reproduzidos os experimentos de simulação realizados no desenvolvimento do procedimento para análise de rodovias de pista simples, à exceção do uso da versão recalibrada TRARR no lugar do simulador TWOPAS. Os fatores de ajuste adaptados foram: fator de pico horário (PHF), fator de ajuste de rampas (fG), fator de equivalência veicular (ET), fator para o efeito de zonas de ultrapassagem proibida (fnp) e fator de ajuste para o efeito combinado da divisão direcional do tráfego e de zonas de ultrapassagem proibida (fd/np). Com exceção do PHF, todos os demais fatores foram obtidos a partir de resultados de simulação. Os níveis de serviço observados nos cinco trechos estudados foram comparados com estimativas obtidas com a versão original do HCM-2000 e com a adaptação proposta. Os resultados desta comparação mostram que as estimativas obtidas com a adaptação proposta são mais precisas que as obtidas usando-se os valores originais do HCM-2000. / This thesis objective is to adapt the Highway Manual Capacity 2000, procedures to produce better estimates of service level and capacity for two-lane highways studied, In order to do this, an automatic calibration system, implementing a genetic algorithm and coded in Perl, was used to obtain a recalibrated version of TRARR, a two-lane highway simulation model. The calibration, that which uses speed and percent vehicles traveling in platoons data collected by videotaping, was carried out simultaneously for five different road segments, so that the recalibrated model would be able to reproduce traffic behavior on a typical two-lane road in the state of São Paulo, Brazil. The recalibrated model was validated using a second, independent, set of data. Based on the assumption that the general framework of the methodology should be kept, the adaptation was achieved by obtaining new values for the adjustment factors used in the procedure. Thus, the simulation experiments used in the development of HCM-2000 methodology were reproduced using the recalibrated TRARR model. The following adjustment factors were adapted: peak hour factor (PHF), grade adjustment factor (fG), heavy vehicle equivalence factor (ET), adjustment factor for the effect of non-passing zones (fnp) and adjustment factor for combined effect of directional distribution of traffic and percentage of no-passing zones (fd/np). With the exception of the PHF, all factors were obtained from simulation results. In order to assess the accuracy of the proposed adaptation observed levels of service were compared to the estimates obtained through the original HCM-2000 procedure and the modified procedure. The results of these comparisons clearly show that the estimates obtained using the proposed values for the adjustment factors are closer to the observed levels of service than the estimates obtained using the original values for the adjustment factors.

O objetivo desta pesquisa foi desenvolver um método para estabelecer o efeito das características e da operação dos veículos pesados sobre a infra-estrutura rodoviária através do uso de resultados de simulação microscópica de tráfego. Para tanto, foram definidos dois objetivos secundários. O primeiro deles envolveu a obtenção de um banco de dados detalhado sobre as características de 6.253 veículos pesados. Esses dados foram coletados em sete balanças localizadas em rodovias de pista dupla do estado de São Paulo. O segundo objetivo secundário consistiu na calibração e validação do simulador de tráfego CORSIM com o auxílio de um algoritmo genético, que adaptou simultaneamente 19 parâmetros do simulador para que ele reproduzisse adequadamente as características e o comportamento do tráfego observado em um trecho de rodovia de pista dupla paulista. A metodologia desenvolvida é demonstrada através da realização de um estudo de caso em que foram simulados dois cenários de tráfego e em que foi considerada uma ponte hipotética com 100 m de extensão. Nele, foram determinadas as probabilidades de ocorrências simultâneas dos veículos pesados sobre a ponte. As conclusões da pesquisa indicam que o método de calibração de simuladores de tráfego com uso de um algoritmo genético mostrou-se eficaz, reduzindo o erro médio de 9,11% para 6,32%. Além disso, as conclusões revelam que a obtenção de um carregamento móvel a partir de dados extraídos de um simulador de tráfego é possível e que a associação dos dados simulados a um banco de dados detalhado permite o cálculo do efeito do tráfego dos veículos pesados sobre a infra-estrutura rodoviária. Do estudo de caso, pode-se concluir que: (1) a probabilidade de ocorrência simultânea de veículos pesados sobre a ponte é muito freqüente e está diretamente relacionada às características do fluxo de tráfego e; (2) a distribuição das cargas e seus respectivos valores são fatores determinantes para o cálculo dos esforços. Os resultados do estudo de caso demonstram a viabilidade do procedimento proposto. / The objective of this research was to develop a method for establishing the effect of heavy vehicles characteristics and operation on highway infra-structure by using the results of a microscopic traffic simulation model. Therefore, two secondary objectives were defined. The first of them involved the attainment of a detailed database containing the characteristics of 6,253 heavy vehicles. This data was collected at seven weight stations located on the state of São Paulo multilane highways. The other secondary objective was to calibrate and validate CORSIM by using a genetic algorithm, which simultaneously adapted 19 model parameters in order to appropriately reproduce the characteristics and the behavior of the observed traffic flow. The developed methodology is demonstrated through a case study in which two traffic scenarios were simulated and in which a hypothetic 100 m bridge was considered. In the case study, the probabilities of simultaneous presence of heavy vehicles on the bridge were determined. The conclusions of this research indicate that the method of calibrating a traffic simulation model utilizing a genetic algorithm was efficient, reducing the mean error from 9.11% to 6.32%. Additionally, the conclusions reveal that the attainment of a live load from extracted data through a traffic simulation model is possible and that the association of simulated data with a detailed database allows the estimation of heavy vehicle traffic effect on highway infra-structure. From the case study, it can be concluded that: (1) the probability of simultaneous presence of heavy vehicles on the bridge is very frequent and; (2) the loads distribution and its respective values are determinant in calculating efforts. The case study results demonstrate the proposed procedure viability.

Simuladores de tráfego são ferramentas importantes para planejamento e operação do tráfego, pois permitem avaliar cenários de maneira segura e com baixo custo. Porém, a configuração original desses programas é ajustada para replicar as condições do tráfego observado no país de origem do simulador. Em rodovias, o modelo de desempenho de caminhões tem grande influência no comportamento da corrente de tráfego. No Vissim, todavia, esse modelo simula veículos com melhor desempenho, se comparados aos caminhões brasileiros. Apresenta-se neste trabalho a calibração das funções de aceleração para caminhões do Vissim, utilizando a diferença entre perfis de velocidade simulados e reais como medidas de ajuste. Os perfis de velocidade foram criados a partir de dados de GPS para caminhões que trafegaram ao longo de uma rodovia de pista dupla em relevo ondulado, sob baixo fluxo de tráfego. O ruído na velocidade presente nesses dados foi atenuado por meio de um filtro gaussiano. Determinou-se então o perfil longitudinal da rodovia através dos pontos coletados pelo GPS, de modo a ser possível comparar as velocidades reais e simuladas em pontos preestabelecidos ao longo do trecho. A calibração foi automatizada por meio de um algoritmo genético. Todas as replicações da calibração resultaram em configurações para as funções de aceleração capazes de gerar perfis de velocidade simulados mais próximos dos reais se comparadas à configuração original do simulador. Por fim, um estudo de caso foi usado para demonstrar a necessidade de recalibração do simulador, através da avaliação do impacto causado pela calibração do simulador nos equivalentes veiculares obtidos com dados simulados. / Traffic simulators are important tools for traffic planning and operation, as they can be used to perform safe, low-cost scenario evaluation. However, these software\'s default configuration is adjusted to replicate the traffic conditions found in the simulators\' country of origin. The truck performance model heavily impacts traffic behavior in simulations of freeway segments. The default values for Vissim\'s performance model are adjusted for trucks with lower mass/power ratios than typical Brazillian trucks. The objective of the research reported here was to recalibrate Vissim\'s truck acceleration functions using the difference between real and simulated truck speed profiles as goodness-of-fit measures. The speed profiles were created using GPS data obtained from trucks travelling over a four-lane freeway situated on rolling terrain, under low traffic flow. Speed noise was removed from GPS data using a Gaussian filter. The longitudinal profile of the freeway was determined using GPS data, to allow for the comparison of observed and simulated speeds at fixed points along the segment. The calibration procedure was automated and based on a genetic algorithm. Every calibration run provided a configuration for the acceleration functions that reduced the difference between simulated and real speed profiles, if compared to the simulator\'s default configuration. The effects of the truck performance model recalibration were demonstrated by means of a case study focusing on the estimation of passenger-car equivalents for Brazilian trucks travelling on freeways.

A crescente complexidade das redes de comunicação de dados tem como conseqüência direta tornar cada vez mais complexas as tarefas de projetar seu dimensionamento e evolução. Um passo preliminar vitalmente importante no projeto de uma rede é a coleta de dados relacionados ao uso esperado da rede. Os padrões de tráfego estimados são usados nos cálculos de dimensionamento dos recursos. Fortemente relacionada a estas atividades está a previsão da performance em termos de throughput da rede, tempos de resposta, probabilidade de congestionamento, entre outras. Uma análise de performance efetiva depende de se representar precisamente a configuração da rede e da carga de tráfego a ela submetida. Técnicas de modelagem analítica ou de simulação podem ser usadas para determinar a performance esperada do sistema. Neste trabalho a usada a técnica de simulação para modelar o tráfego da rede usando dados coletados em uma rede real por monitoração. Trabalhando-se com o modelo validado e possível ajustar a carga de tráfego para representar mudanças esperadas nos volumes de tráfego, e testar o efeito na performance de diferentes configurações de rede. Isso possibilita que os processos de planejamento e projeto sejam executados com confiança, alem dos custos da rede poderem ser otimizados. O sistema apresentado neste trabalho e orientado à gerência de performance de redes, apoiando as atividades de gerência e planejamento de capacidade. Defende-se a idéia de que, a partir do perfil dos usuários de uma rede, derivado do tráfego por eles gerado, pode-se construir um modelo de tráfego significativamente representativo para a análise e previsão do desempenho da rede. O modelo foi desenvolvido para redes de comutação de pacotes com serviço orientado a conexão, e validado sobre o tráfego de uma rede X.25 através de um modelo de simulação, implementado em GPSS. O protótipo do sistema é composto por três processos principais que incorporam as etapas da análise de performance: monitoração do tráfego, análise do tráfego e simulação do tráfego. Na monitoração, são contabilizadas uma série de variáveis para cada conexão gerada na rede. Para cada tipo de aplicação são calculados os respectivos fatores de carga de tráfego. As aplicações são classificadas em dois grandes grupos: interativas e não-interativas. O processo de análise do tráfego gera os fatores de carga de tráfego na forma de tabelas e gráficos. As conexões e as métricas de performance produzidas na simulação do tráfego podem ser analisadas e validadas graficamente. O sistema proposto foi especificado em SDL (Specification and Description Language). / The increasing complexity of communication networks turns each time more complex the task to plan its expansion and evolution. A vitally important preliminar step in computer network design is the gathering of data relating to the expected use of the network. The estimated traffic patterns are used in resource usage computations. Closely related to these activities is the estimation of performance in terms of network throughput, response times, congestion probability, among others. An efective performance analysis requires the accurate representation of computer network configuration and traffic load. Analytical or simulation techniques can be used to establish the expected system performance. This work makes use of simulation to model the network traffic, based on collected data of a real network. network. Working with the validated model is possible to adjust the traffic load to represent future demand, and to test the performance impact under distinct network configurations. This enable a trustful execution of network planning and design, besides of the cost optimization. The system presented at this work is network performance management oriented, giving support to capacity management and capacity planning. The central idea is that, through network users profile achieved from generated traffic, it's possible to build a representative traffic model to aim at the network performance analysis and forecast. The model was developed to connection oriented packet switched networks, and validated by means of a simulation model to X.25 network traffic, implementd in GPSS. The system prototype comprises three process: traffic monitoring, traffic analysis and traffic simulation. In monitoring, a set of variables are registered for each network connection generated. The traffic load factors are computed according the application type. The applications are classified in two groups: interactive and non-interactive. The traffic analysis process produces traffic load factors in form of tables and graphics. Connections and performance metrics generated at traffic simulation can be graphically analyzed and validated. The proposed system was specified in SDL (Specification and Description Language).

Nas grandes cidades ao redor do mundo os congestionamentos são problemas bem conhecidos e compartilhados por todos os setores da sociedade. Não é surpreendente, então, que grande parte dos investimentos públicos caminhem na direção de reduzir paulatinamente o esforço rotineiro que a população itinerante faz para chegar ao trabalho ou retornar ao lar, melhorando sua qualidade de vida. É partilhando desse intuito que se encontrou a motivação inicial para o desenvolvimento deste trabalho. Em outro pólo encontra-se a vertente dos procedimentos evolutivos que ao longo da história da vida na Terra foram responsáveis pela emergência espontânea de uma enorme gama de soluções para os mais variados ecossistemas. A tradução disso para ambientes computacionais criou a classe dos algoritmos evolucionários, dentre os quais os Algoritmos Genéticos (AGs), que se destacaram por serem boas heurísticas de busca por conjuntos de parâmetros que resultem em ótimos globais para problemas de engenharia. A aplicação de AGs para otimizações em engenharia de tráfego possui boa base bibliográfica, mas são raras as aplicações reais em meios onde há escassez de dados e de Sistemas Inteligentes de Transporte (do inglês, Intelligent Transportation Systems ITS). Neste trabalho então foi desenvolvido um novo modelo de simulação mesoscópica sobre o qual um AG é aplicado para encontrar planos semafóricos que reduzam atrasos e paradas em sub-redes congestionadas. A ferramenta é simplificada para execução rápida, usando parâmetros normalmente colhidos pela Companhia de Engenharia de Tráfego de São Paulo (CET-SP) em estudos de revisão de temporização semafórica. Ao fim do trabalho, o estudo de caso em uma sub-rede paulistana resultou em reduções da ordem de 30% no nível de atraso e paradas em relação aos valores obtidos com a simulação dos planos anteriores. Vale ressaltar que o espaço de busca foi reduzido ao sub espaço de planos aceitos pela experiência dos especialistas da CET-SP, e mesmo dentro deste escopo, o algoritmo foi bem sucedido ao descartar soluções ruins e fazer emergirem soluções ótimas coerentes. / In large cities throughout the world, high traffic congestion is a well known problem endured by all parts of society. Not surprisingly, a great deal of public investments is made in the direction of reducing the citizens daily efforts for going from home to work and backwards. It is by sharing this intent that the motivation for this thesis was found. Meanwhile, in another section of human knowledge there are concepts revolving the evolutionary procedures that were responsible for the spontaneous emergence of an immeasurable quantity of solutions for adaptation to an almost as greater quantity of ecossystems. When science brought these concepts to computational environments the class of evolutionary algorithms was born, a class embodied by the Genetics Algorithms (in this text referred as AGs, for Algoritmos Genéticos, in portuguese) which are heuristics that stand out as good alternatives for searching parameter settings that result in global optima for engineering problems. There is a good knowledge base regarding the use of AGs for traffic engineering optimizations, but rare are the real implementations in which specialists have to deal with lack of data and the absence of Intelligent Transportation Systems (ITS). Therefore, in this thesis a new mesoscopic simulation model was developed over which an AG is applied for finding signal timing plans that reduce stops and delays in congested subnetworks. The prototyped tool is simplified for quicker execution, using data that is normally collected by the Traffic Engineering Company of São Paulo (CET-SP) in signal timing revision activities. After the development, one of the numerous citys subnetworks was adopted as the case study, for which the prototype found plans that reduced the stops and delays in approximately 30% when compared to the values measured with the simulation of the old plans. It is worth notice that the search space was reduced to the subspace that only contains solutions accepted by the experience of CET-SPs traffic signal specialists, and within this subgroup, the algorithm succeeded in discarding the bad solutions and providing means for the emergence of coherent global optima.

O objetivo desta pesquisa foi desenvolver um método para estabelecer o efeito das características e da operação dos veículos pesados sobre a infra-estrutura rodoviária através do uso de resultados de simulação microscópica de tráfego. Para tanto, foram definidos dois objetivos secundários. O primeiro deles envolveu a obtenção de um banco de dados detalhado sobre as características de 6.253 veículos pesados. Esses dados foram coletados em sete balanças localizadas em rodovias de pista dupla do estado de São Paulo. O segundo objetivo secundário consistiu na calibração e validação do simulador de tráfego CORSIM com o auxílio de um algoritmo genético, que adaptou simultaneamente 19 parâmetros do simulador para que ele reproduzisse adequadamente as características e o comportamento do tráfego observado em um trecho de rodovia de pista dupla paulista. A metodologia desenvolvida é demonstrada através da realização de um estudo de caso em que foram simulados dois cenários de tráfego e em que foi considerada uma ponte hipotética com 100 m de extensão. Nele, foram determinadas as probabilidades de ocorrências simultâneas dos veículos pesados sobre a ponte. As conclusões da pesquisa indicam que o método de calibração de simuladores de tráfego com uso de um algoritmo genético mostrou-se eficaz, reduzindo o erro médio de 9,11% para 6,32%. Além disso, as conclusões revelam que a obtenção de um carregamento móvel a partir de dados extraídos de um simulador de tráfego é possível e que a associação dos dados simulados a um banco de dados detalhado permite o cálculo do efeito do tráfego dos veículos pesados sobre a infra-estrutura rodoviária. Do estudo de caso, pode-se concluir que: (1) a probabilidade de ocorrência simultânea de veículos pesados sobre a ponte é muito freqüente e está diretamente relacionada às características do fluxo de tráfego e; (2) a distribuição das cargas e seus respectivos valores são fatores determinantes para o cálculo dos esforços. Os resultados do estudo de caso demonstram a viabilidade do procedimento proposto. / The objective of this research was to develop a method for establishing the effect of heavy vehicles characteristics and operation on highway infra-structure by using the results of a microscopic traffic simulation model. Therefore, two secondary objectives were defined. The first of them involved the attainment of a detailed database containing the characteristics of 6,253 heavy vehicles. This data was collected at seven weight stations located on the state of São Paulo multilane highways. The other secondary objective was to calibrate and validate CORSIM by using a genetic algorithm, which simultaneously adapted 19 model parameters in order to appropriately reproduce the characteristics and the behavior of the observed traffic flow. The developed methodology is demonstrated through a case study in which two traffic scenarios were simulated and in which a hypothetic 100 m bridge was considered. In the case study, the probabilities of simultaneous presence of heavy vehicles on the bridge were determined. The conclusions of this research indicate that the method of calibrating a traffic simulation model utilizing a genetic algorithm was efficient, reducing the mean error from 9.11% to 6.32%. Additionally, the conclusions reveal that the attainment of a live load from extracted data through a traffic simulation model is possible and that the association of simulated data with a detailed database allows the estimation of heavy vehicle traffic effect on highway infra-structure. From the case study, it can be concluded that: (1) the probability of simultaneous presence of heavy vehicles on the bridge is very frequent and; (2) the loads distribution and its respective values are determinant in calculating efforts. The case study results demonstrate the proposed procedure viability.

O objetivo desta tese é adaptar os procedimentos do Highway Capacity Manual 2000, para que possam melhor estimar a qualidade de serviço nas condições de tráfego encontradas em rodovias de pista simples estudadas. Para isto, foi desenvolvido um programa para calibração automática do simulador TRARR, baseado em um algoritmo genético e implementado em Perl. A calibração, que usa dados de velocidade e porcentagem de veículos em pelotões, coletado por meio de filmagens nos locais estudados, foi feita simultaneamente para cinco trechos diferentes, para que o simulador fosse capaz de reproduzir as características de um trecho típico de rodovia de pista simples do estado de São Paulo. Para garantir a qualidade dos resultados das simulações realizadas com o modelo recalibrado, procedeu-se à sua validação, usando-se um conjunto independente da dados. Partindo-se do pressuposto que a estrutura geral do método deveria ser mantida, a adaptação do HCM-2000 consistiu em obter novos valores para os diversos fatores de ajuste usados no processo de estimativa do nível de serviço. Para tanto, foram reproduzidos os experimentos de simulação realizados no desenvolvimento do procedimento para análise de rodovias de pista simples, à exceção do uso da versão recalibrada TRARR no lugar do simulador TWOPAS. Os fatores de ajuste adaptados foram: fator de pico horário (PHF), fator de ajuste de rampas (fG), fator de equivalência veicular (ET), fator para o efeito de zonas de ultrapassagem proibida (fnp) e fator de ajuste para o efeito combinado da divisão direcional do tráfego e de zonas de ultrapassagem proibida (fd/np). Com exceção do PHF, todos os demais fatores foram obtidos a partir de resultados de simulação. Os níveis de serviço observados nos cinco trechos estudados foram comparados com estimativas obtidas com a versão original do HCM-2000 e com a adaptação proposta. Os resultados desta comparação mostram que as estimativas obtidas com a adaptação proposta são mais precisas que as obtidas usando-se os valores originais do HCM-2000. / This thesis objective is to adapt the Highway Manual Capacity 2000, procedures to produce better estimates of service level and capacity for two-lane highways studied, In order to do this, an automatic calibration system, implementing a genetic algorithm and coded in Perl, was used to obtain a recalibrated version of TRARR, a two-lane highway simulation model. The calibration, that which uses speed and percent vehicles traveling in platoons data collected by videotaping, was carried out simultaneously for five different road segments, so that the recalibrated model would be able to reproduce traffic behavior on a typical two-lane road in the state of São Paulo, Brazil. The recalibrated model was validated using a second, independent, set of data. Based on the assumption that the general framework of the methodology should be kept, the adaptation was achieved by obtaining new values for the adjustment factors used in the procedure. Thus, the simulation experiments used in the development of HCM-2000 methodology were reproduced using the recalibrated TRARR model. The following adjustment factors were adapted: peak hour factor (PHF), grade adjustment factor (fG), heavy vehicle equivalence factor (ET), adjustment factor for the effect of non-passing zones (fnp) and adjustment factor for combined effect of directional distribution of traffic and percentage of no-passing zones (fd/np). With the exception of the PHF, all factors were obtained from simulation results. In order to assess the accuracy of the proposed adaptation observed levels of service were compared to the estimates obtained through the original HCM-2000 procedure and the modified procedure. The results of these comparisons clearly show that the estimates obtained using the proposed values for the adjustment factors are closer to the observed levels of service than the estimates obtained using the original values for the adjustment factors.