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.

Esta pesquisa avalia a aplicabilidade de modelos matemáticos para analisar a compatibilidade de tráfego de caminhões e combinações de veículos de carga com trechos de rodovias. Os modelos avaliados permitiram a elaboração de um simulador de tráfego de veículos rodoviários de carga em trechos de rodovias, permitindo determinar o perfil de velocidades com base nas características mecânicas do veículo e o perfil da rodovia. O método permite ainda obter os valores de aceleração, potência utilizada, e consumo de combustível. Os resultados obtidos mostraram-se consistentes com observações de campo e recomendações de manuais de projeto de rodovias. Outros fatores associados à compatibilidade entre veículos e rodovias, como capacidade de frenagem motora, capacidade de frenagem de emergência, requisitos de sobrelargura, estabilidade veicular, influência do comportamento do condutor sobre as simulações, consumo de combustíveis e emissões de poluentes são discutidos. Conclui-se que o simulador tem utilidade tanto como ferramenta de análise da compatibilidade de tráfego de veículos de carga em trechos de rodovias, como para identificar deficiências de projeto geométrico de rodovias para autorizar o tráfego de determinadas configurações veiculares. / This research evaluates the applicability of mathematical models to analyze the traffic compatibility of trucks or cargo combination vehicles with road segments. The evaluated models led to a cargo vehicle locomotion simulator along a road segment, that calculates the speed profile of the vehicle as a function of its mechanical characteristics and the road profile. The method also calculates values of acceleration, used power, and fuel consumption. The results obtained are consistent with field observations and recommendations of road design manuals. Others factors associated with the traffic compatibility of cargo vehicles with geometric characteristics of a road segment like engine braking capability, emergency braking capability, overwidht requirements, vehicle stability, conductor influence, fuel consumption, and emissions rates are also discussed. The conclusion is that the simulator can be used as a tool for traffic compatibility analysis of cargo vehicles with road sections or to identify road design deficiencies to certify traffic of certain vehicle configurations.

As informações relacionadas à logística de cargas vivas no Brasil são escassas e pouca padronização é observada no setor avícola brasileiro quanto ao conforto térmico e bem-estar animal. Diante disso, o objetivo desta pesquisa foi avaliar o perfil térmico da carga do caminhão durante o transporte de pintos de um dia. A pesquisa foi realizada em uma integradora comercial de frangos de corte, em Mogi- Mirim - São Paulo, por meio do acompanhamento de 11 carregamentos em duas estações do ano (primavera e verão). Foi utilizado um caminhão climatizado do tipo baú, modelo Constellation 26-370 tractor da Volkswagen, apresentando as dimensões de 8 x 2,5 x 2,5 m, com dois eixo, com capacidade para 630 caixas de pintos. A temperatura interna, ventilação e umidade eram controladas por sensores e a umidificação no interior da carga era feita por umidificador centrífugo. O controle térmico era programado para seguintes condições: temperatura entre 23 - 25 °C, umidade relativa entre 60 - 70%. O sistema de climatização era localizado na frente da carroceria do caminhão. A avaliação do ambiente térmico do baú foi realizada em intervalos de 10 minutos por meio do registro de temperatura (°C), umidade relativa (%) e entalpia específica (kJ.kg de ar seco-1). Os dados foram registrados em dois níveis de posicionamento da carga (primeira prateleira e piso) de 14 caixas de pintos identificadas com etiquetas e distribuídas ao longo do perfil da carroceria do caminhão. Também foram distribuídos três dataloggers no corredor da carroceria, totalizando 17 dataloggers. Para cada carregamento de pintos de um dia foi utilizado uma distribuição de dataloggers diferenciada, conforme a distribuição dos lotes estabelecidos pela empresa. O delineamento experimental utilizado foi inteiramente aleatorizado, sendo também realizada a análise da geoestatística (krigagem). Com os resultados, observou-se que existem variações microclimáticas ao longo do perfil térmico da carroceria. As condições microclimáticas do caminhão climatizado de pintos estiveram abaixo das faixas ideais. Para cada estação do ano existem regiões críticas na carga, sendo que o verão foi o período mais quente para o transporte de pintos. O nível de posicionamento das caixas na primeira prateleira apresentou as melhores condições de conforto térmico durante o transporte. As piores regiões do baú climatizado para o transporte de pintos foram localizadas na frente e no centro do baú. / Information related to logistics of live load in Brazil is scarce and low level of standardization is observed in the poultry sector in terms of animal thermal comfort and well-being. For that reason, the aim of this research was to evaluate the thermal profile of a refrigerated trunk truck during transportation of day-old chicks. This research was performed in one of the commercial production of broiler chickens in Mogi Mirim city, in São Paulo State. Eleven loads were analyzed in two different seasons (spring and summer). A two-axle refrigerated trunk truck Constellation model, Tractor Volkswagen 26-370 with dimensions 8.0 x 2.5 x 2.5 m was used to transport 630 boxes of chicks. The internal temperature, ventilation, and humidity were controlled by sensors in which the humidity was done by a centrifugal humidifier. The thermal control was programmed for the following conditions: temperature between 23-25 °C and relative humidity between 60-70%. The refrigeration systems were located in front of the truck bodies. The assessment of the thermal atmosphere of the trunk was performed in a ten-minute-interval using a temperature record (°C), relative humidity (%), and specific enthalpy (h; kJ.kg of dry air-1). Data was recorded in two different level positions (first shelf and bottom of the trunk) in fourteen labeled boxes of chicks distributed all the way the trunk. Also, three dataloggers were set in the hall of the trunk totalizing seventeen dataloggers. A differentiated distribution of dataloggers was done for each day-old chick load according to the batches determined by the company. A randomized design was used and the statistical analysis was performed by geostatistics modeling (Kriging). Moreover, the results showed microclimatic variances in the thermal profile of the trunk. Thus, it was possible to verify that the thermal profile inside of the refrigerated trunk for day-old chicks was deficient and lower than the optimum range. Each season presented critical regions in the load, in which summer was the hottest period for the transportation. The position level of the boxes in the first shelf presented better thermal conditions during transportation, and the worst regions were located in front and in the middle of the trunk.

O objetivo desta dissertação foi estudar dispositivos para contenção de veículos desgovernados por falta de freios em declives longos e íngremes. Para tanto, fez-se uma revisão abrangente da literatura especializada e coletaram-se dados em testes realizados na área de escape construída no km 42,7 da pista sul da Via Anchieta, onde existe um declive de 12,8 km de extensão. A pesquisa relatada nesta dissertação focaliza três aspectos principais: a eficiência do dispositivo em deter caminhões sem freios, a localização do dispositivos e a determinação da velocidade segura de operação de caminhões nesse declive. Dados empíricos da desaceleração dos caminhões no dispositivo foram coletados com auxílio de GPS, o que permitiu estudar o comportamento dos caminhões dentro da caixa de retenção. Os dados coletados foram usados para a calibração de um modelo capaz de estimar a desaceleração média proporcionada pelo dispositivo em função da velocidade de entrada e do número de eixos do caminhão. Para a análise da localização do dispositivo, propôs-se um modelo que leva em consideração o perfil vertical do declive, a velocidade dos caminhões, a temperatura dos freios e a frequência de acidentes com veículos desgovernados ao longo do declive. A determinação da estratégia ótima de condução no declive consistiu em determinar a máxima velocidade que os caminhões podem percorrer o declive sem que os freios sofram superaquecimento. Os parâmetros usados na análise foram a massa bruta total do veículo e as reduções da sua caixa de câmbio. Foram estabelecidas velocidades e marchas máximas para 16 tipos de caminhão. Os resultados obtidos mostram que este tipo de dispositivo é capaz de deter caminhões desgovernados com segurança e podem subsidiar projetos de novas áreas de escape no Brasil. / The objective of the dissertation was to study devices for arresting runaway trucks on long and steep downgrades. A comprehensive review of the literature was carried out and empirical data were collected by means of real life trials at an arrester bed build at a 12.8 km downgrade on the southward lanes of Via Anchieta, the old highway connecting the cities of São Paulo and Santos, in Brazil. The research reported focused on three major aspects: arresting capability of the escape area, location of the escape area and safe operating speeds for trucks on this downgrade. Truck deceleration data were collected during the trials by means of GPS equipment installed in the vehicles and were used to determine truck behavior within the arrester bed. A mathematical model, which allows the estimation of average deceleration as a function of entry speed and number of axles, was fitted to the observed data. The location study proposed a method to establish the points along the downgrade where arrester beds are needed, based on road profile, truck speed, brake temperature and accident data. Optimal driving strategies for truck drivers to negotiate safely the downgrade were also studied, in order to determine the downgrade maximum speed that would avoid brake overheating. The parameters used in this analysis were gross vehicle mass and gearbox characteristics. Safe maximum downgrade speeds and gears were established for 16 truck models. The results, which showed that arrester beds are capable of safely stopping runaway trucks in long and steep downgrades, may also be used to assist the design of new arrester beds in Brazil.

A utilização de sistemas semi-ativos no controle de movimento e vibração vem crescendo muito nos últimos anos, e está se firmando como a opção mais econômica em muitas aplicações. Os sistemas de controle semi-ativos baseados em fluidos magneto-reológicos (MR) já são empregados no controle de vibrações desde máquinas de lavar a grandes pontes suspensas, e até mesmo no controle de vibração de edifícios sujeitos a abalos sísmicos. No controle de movimento, eles têm sido aplicados em aparelhos de fisioterapia, próteses de joelho humano e embreagens. No setor automobilístico, os sistemas semi-ativos são empregados em sistemas de controle da suspensão e sistemas anti-rolagem, e também no controle de sistemas de torque e tração. Visto a crescente importância dos sistemas de controle semi-ativo, este trabalho aborda este assunto dividindo-o em duas partes: a primeira, apresentada no volume 1, trata do projeto de atuadores magneto-reológicos e do seu modelamento dinâmico voltado para projetos de controle; e a segunda parte, apresentada no volume 2, trata de projeto de controladores para sistemas semi-ativos, mais especificamente voltados para o controle de suspensão veicular semi-ativa, buscando a melhoria do desempenho em conforto, segurança e dirigibilidade do veículo. Na primeira parte, a maior contribuição deste trabalho está em preencher uma lacuna na literatura no que diz respeito a uma técnica sistemática de projeto de atuadores magneto-reológicos e da forma mais adequada de sua representação dinâmica para projetos de controle, que é feita a partir de dados experimentais. Na segunda parte deste trabalho buscou-se desenvolver um sistema de controle economicamente viável para veículos utilitários (caminhonetes principalmente). Estes são os veículos que mais carecem de sistemas de suspensão capazes de atender a uma grande variedade de situações (variação de pista, variação de carga), e cujo mercado exige uma relação custo/benefício melhor que aquela dos mercados de carros de luxo, onde estes sistemas são empregados atualmente. Como resultados mais importantes deste trabalho têmse: uma proposição para o uso da lei de controle LQG/LTR em sistemas não estritamente próprios; um modelo de um veículo utilitário completo com sete graus de liberdade e capaz de representar as situações mais importantes do comportamento dinâmico deste tipo de veículo; o desenvolvimento de uma estratégia de controle robusto baseado na técnica LQG/LTR, adequada para trabalhar com atuadores semi-ativos, e que utiliza sensores de custo compatível com a aplicação. O sistema de controle proposto foi capaz de melhorar o desempenho em conforto e segurança, evitando situações de perda de aderência dos pneus e comportamentos dinâmicos indesejáveis destes veículos, que foi verificado experimentalmente e através de simulações em computador. / The application of semi-active systems to motion and vibration control has significantly grown during the last years, and it is becoming an economically viable option for several applications. Semi-active systems based on magneto-rheological (MR) fluids were applied to vibration control ranging from washing machines to suspended bridges, and also in vibration control of buildings under seismic tremors. Regarding the movement control, they have been used in gym apparati, human knee prosthesis and clutches. More specifically in the automotive industry, semi-active systems have been applied in suspension and anti-roll systems, and also in torque and traction control systems. This work treats this subject dividing it into two parts: the first one, presented in volume 1, deals with the design of semi-active actuators based on magneto-rheological fluids and dynamic modeling; and the second one, presented in volume 2, deals with the design of semi-active control for vehicular suspension systems. The control main objective is the performance improvement in comfort, safety and handling features of a vehicle. In the first part, the main contribution of this work is to fulfill a literature gap regarding a systematic procedure for design of magneto-rheological actuators and to find a better representation for the dynamic behavior regarding the control system development, which is done based on experimental data analysis. The second part of this work leaded with the development of a vehicular suspension system for utility vehicles (for SUVs, and mainly for light trucks), which need suspension systems able to face a great number of situations (road variation, load variation, etc.), and which present stability problems due to its high gravity center height. Important results of this work are: the development of a robust control strategy based on LQG/LTR techniques for non-strictly proper systems, the development of a dynamic model for light trucks and SUVs with seven degrees of freedom; the development of a robust control strategy based on the LQG/LTR synthesis, suit to work with semi-active actuators, and using sensors with costs compatible to the application. The proposed control system was able to improve the performance of comfort and safety, avoiding the loss of adherence between tires and the ground and other undesirable dynamic behaviors of these vehicles, that was verified experimentally and through computer simulations.

Esta pesquisa avalia a aplicabilidade de modelos matemáticos para analisar a compatibilidade de tráfego de caminhões e combinações de veículos de carga com trechos de rodovias. Os modelos avaliados permitiram a elaboração de um simulador de tráfego de veículos rodoviários de carga em trechos de rodovias, permitindo determinar o perfil de velocidades com base nas características mecânicas do veículo e o perfil da rodovia. O método permite ainda obter os valores de aceleração, potência utilizada, e consumo de combustível. Os resultados obtidos mostraram-se consistentes com observações de campo e recomendações de manuais de projeto de rodovias. Outros fatores associados à compatibilidade entre veículos e rodovias, como capacidade de frenagem motora, capacidade de frenagem de emergência, requisitos de sobrelargura, estabilidade veicular, influência do comportamento do condutor sobre as simulações, consumo de combustíveis e emissões de poluentes são discutidos. Conclui-se que o simulador tem utilidade tanto como ferramenta de análise da compatibilidade de tráfego de veículos de carga em trechos de rodovias, como para identificar deficiências de projeto geométrico de rodovias para autorizar o tráfego de determinadas configurações veiculares. / This research evaluates the applicability of mathematical models to analyze the traffic compatibility of trucks or cargo combination vehicles with road segments. The evaluated models led to a cargo vehicle locomotion simulator along a road segment, that calculates the speed profile of the vehicle as a function of its mechanical characteristics and the road profile. The method also calculates values of acceleration, used power, and fuel consumption. The results obtained are consistent with field observations and recommendations of road design manuals. Others factors associated with the traffic compatibility of cargo vehicles with geometric characteristics of a road segment like engine braking capability, emergency braking capability, overwidht requirements, vehicle stability, conductor influence, fuel consumption, and emissions rates are also discussed. The conclusion is that the simulator can be used as a tool for traffic compatibility analysis of cargo vehicles with road sections or to identify road design deficiencies to certify traffic of certain vehicle configurations.

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.

As informações relacionadas à logística de cargas vivas no Brasil são escassas e pouca padronização é observada no setor avícola brasileiro quanto ao conforto térmico e bem-estar animal. Diante disso, o objetivo desta pesquisa foi avaliar o perfil térmico da carga do caminhão durante o transporte de pintos de um dia. A pesquisa foi realizada em uma integradora comercial de frangos de corte, em Mogi- Mirim - São Paulo, por meio do acompanhamento de 11 carregamentos em duas estações do ano (primavera e verão). Foi utilizado um caminhão climatizado do tipo baú, modelo Constellation 26-370 tractor da Volkswagen, apresentando as dimensões de 8 x 2,5 x 2,5 m, com dois eixo, com capacidade para 630 caixas de pintos. A temperatura interna, ventilação e umidade eram controladas por sensores e a umidificação no interior da carga era feita por umidificador centrífugo. O controle térmico era programado para seguintes condições: temperatura entre 23 - 25 °C, umidade relativa entre 60 - 70%. O sistema de climatização era localizado na frente da carroceria do caminhão. A avaliação do ambiente térmico do baú foi realizada em intervalos de 10 minutos por meio do registro de temperatura (°C), umidade relativa (%) e entalpia específica (kJ.kg de ar seco-1). Os dados foram registrados em dois níveis de posicionamento da carga (primeira prateleira e piso) de 14 caixas de pintos identificadas com etiquetas e distribuídas ao longo do perfil da carroceria do caminhão. Também foram distribuídos três dataloggers no corredor da carroceria, totalizando 17 dataloggers. Para cada carregamento de pintos de um dia foi utilizado uma distribuição de dataloggers diferenciada, conforme a distribuição dos lotes estabelecidos pela empresa. O delineamento experimental utilizado foi inteiramente aleatorizado, sendo também realizada a análise da geoestatística (krigagem). Com os resultados, observou-se que existem variações microclimáticas ao longo do perfil térmico da carroceria. As condições microclimáticas do caminhão climatizado de pintos estiveram abaixo das faixas ideais. Para cada estação do ano existem regiões críticas na carga, sendo que o verão foi o período mais quente para o transporte de pintos. O nível de posicionamento das caixas na primeira prateleira apresentou as melhores condições de conforto térmico durante o transporte. As piores regiões do baú climatizado para o transporte de pintos foram localizadas na frente e no centro do baú. / Information related to logistics of live load in Brazil is scarce and low level of standardization is observed in the poultry sector in terms of animal thermal comfort and well-being. For that reason, the aim of this research was to evaluate the thermal profile of a refrigerated trunk truck during transportation of day-old chicks. This research was performed in one of the commercial production of broiler chickens in Mogi Mirim city, in São Paulo State. Eleven loads were analyzed in two different seasons (spring and summer). A two-axle refrigerated trunk truck Constellation model, Tractor Volkswagen 26-370 with dimensions 8.0 x 2.5 x 2.5 m was used to transport 630 boxes of chicks. The internal temperature, ventilation, and humidity were controlled by sensors in which the humidity was done by a centrifugal humidifier. The thermal control was programmed for the following conditions: temperature between 23-25 °C and relative humidity between 60-70%. The refrigeration systems were located in front of the truck bodies. The assessment of the thermal atmosphere of the trunk was performed in a ten-minute-interval using a temperature record (°C), relative humidity (%), and specific enthalpy (h; kJ.kg of dry air-1). Data was recorded in two different level positions (first shelf and bottom of the trunk) in fourteen labeled boxes of chicks distributed all the way the trunk. Also, three dataloggers were set in the hall of the trunk totalizing seventeen dataloggers. A differentiated distribution of dataloggers was done for each day-old chick load according to the batches determined by the company. A randomized design was used and the statistical analysis was performed by geostatistics modeling (Kriging). Moreover, the results showed microclimatic variances in the thermal profile of the trunk. Thus, it was possible to verify that the thermal profile inside of the refrigerated trunk for day-old chicks was deficient and lower than the optimum range. Each season presented critical regions in the load, in which summer was the hottest period for the transportation. The position level of the boxes in the first shelf presented better thermal conditions during transportation, and the worst regions were located in front and in the middle of the trunk.

O objetivo desta dissertação foi estudar dispositivos para contenção de veículos desgovernados por falta de freios em declives longos e íngremes. Para tanto, fez-se uma revisão abrangente da literatura especializada e coletaram-se dados em testes realizados na área de escape construída no km 42,7 da pista sul da Via Anchieta, onde existe um declive de 12,8 km de extensão. A pesquisa relatada nesta dissertação focaliza três aspectos principais: a eficiência do dispositivo em deter caminhões sem freios, a localização do dispositivos e a determinação da velocidade segura de operação de caminhões nesse declive. Dados empíricos da desaceleração dos caminhões no dispositivo foram coletados com auxílio de GPS, o que permitiu estudar o comportamento dos caminhões dentro da caixa de retenção. Os dados coletados foram usados para a calibração de um modelo capaz de estimar a desaceleração média proporcionada pelo dispositivo em função da velocidade de entrada e do número de eixos do caminhão. Para a análise da localização do dispositivo, propôs-se um modelo que leva em consideração o perfil vertical do declive, a velocidade dos caminhões, a temperatura dos freios e a frequência de acidentes com veículos desgovernados ao longo do declive. A determinação da estratégia ótima de condução no declive consistiu em determinar a máxima velocidade que os caminhões podem percorrer o declive sem que os freios sofram superaquecimento. Os parâmetros usados na análise foram a massa bruta total do veículo e as reduções da sua caixa de câmbio. Foram estabelecidas velocidades e marchas máximas para 16 tipos de caminhão. Os resultados obtidos mostram que este tipo de dispositivo é capaz de deter caminhões desgovernados com segurança e podem subsidiar projetos de novas áreas de escape no Brasil. / The objective of the dissertation was to study devices for arresting runaway trucks on long and steep downgrades. A comprehensive review of the literature was carried out and empirical data were collected by means of real life trials at an arrester bed build at a 12.8 km downgrade on the southward lanes of Via Anchieta, the old highway connecting the cities of São Paulo and Santos, in Brazil. The research reported focused on three major aspects: arresting capability of the escape area, location of the escape area and safe operating speeds for trucks on this downgrade. Truck deceleration data were collected during the trials by means of GPS equipment installed in the vehicles and were used to determine truck behavior within the arrester bed. A mathematical model, which allows the estimation of average deceleration as a function of entry speed and number of axles, was fitted to the observed data. The location study proposed a method to establish the points along the downgrade where arrester beds are needed, based on road profile, truck speed, brake temperature and accident data. Optimal driving strategies for truck drivers to negotiate safely the downgrade were also studied, in order to determine the downgrade maximum speed that would avoid brake overheating. The parameters used in this analysis were gross vehicle mass and gearbox characteristics. Safe maximum downgrade speeds and gears were established for 16 truck models. The results, which showed that arrester beds are capable of safely stopping runaway trucks in long and steep downgrades, may also be used to assist the design of new arrester beds in Brazil.

This dissertation addresses problems arising in freight routing and scheduling where full truckload (FTL) and less-than-truckload (LTL) carriers are used to serve transportation needs. Each of the problems investigated in this dissertation tries to optimize/maximize consolidation to decrease system transportation costs by (1) carefully choosing the timing and path of freight and/or (2) introducing consolidation points. Approaches are proposed that enable effective planning and operation of freight routing and scheduling for large-scale transportation networks. Chapter 2 presents solution approaches for a shipper pickup and delivery planning problem faced by many large retailers to move freight from suppliers to distribution centers. Each shipment is moved either direct via a LTL carrier or possibly consolidated with other shipments and moved by one or two FTL routes. When using a FTL carrier, the shipper takes advantage of contracted lane rates that establish prices per mile for a truck operated between two locations that are significantly less than the comparable LTL price for shipping a full truckload. Consolidated FTL routes may each visit multiple shipment origins (supplier locations) and/or destinations (distribution center locations). Additionally, FTL routes may move shipments through a single crossdock facility en route. The challenge in this planning problem is to exploit as much as possible negotiated truckload lane rates and to judiciously make use of routes through crossdock facilities to consolidate shipments. The primary contributions of this section are that (1) an interesting new problem variant is introduced to the field of transportation and logistics that is important in practice and (2) the solution approach demonstrates that exploiting knowledge of the problem and solution structure to cleverly select subsets of path variables for evaluation during each iteration of an integer programming based local search heuristic is effective on path-based routing models. Chapter 3 evaluates how to route each customer shipment through a sequence of transfer terminals in a LTL carrier network. At each terminal stop, a shipment is unloaded from an inbound trailer and reloaded onto an outbound trailer. A load plan determines the specific sequence of terminal transfers to be used for freight moving between each origin and destination. The design of the load plan determines the linehaul transportation and handling costs required to serve customers. We develop an improved very large-scale neighborhood search heuristic for solving an integer programming model for load plan design. The main contributions of this section include (1) the investigation of the pros and cons of optimizing system-wide into a single destination versus optimizing freight for all destinations in a small region, and (2) a solution approach that can find load plans with costs 6 to 7\% lower than those used in practice, and can find 2.5 to 5\% additional cost savings using the same time budget when compared to an approach optimizing system-wide into a single destination. Chapter 4 addresses a strategic planning problem that extends the load plan design problem to consider terminal roles. We investigate two-stage approaches that first identify the set of transfer terminals and then develop the corresponding load plan. Computational results compare the terminals chosen as transfer facilities from the proposed integer programming based local search method with a traditional hub location formulation and a simple facility location formulation to depict the benefits gained from modeling additional information. The key contributions of this section are (1) the introduction of a new hub location problem variant incorporating freight dispatch timing and trailer transportation cost characteristics found in the LTL trucking industry and (2) a solution approach utilizing IP-based local search that demonstrates the importance of incorporating freight dispatch timing. Finally, Chapter 5 summarizes the main conclusions from this dissertation and discusses directions for further research.