A evolução dos sistemas de transporte no modal rodoviário tem criado novas demandas operacionais devido à crescente concorrência e aumento da pressão para a redução de custos. Em face dessas novas demandas, muitas delas advindas da globalização, geraram uma mudança no perfil da frota de veículos comerciais pesados no mercado brasileiro. Frotas que anteriormente eram compostas por veículos comerciais pesados 4x2 (4 pontos de apoio no solo com tração em 2 pontos) operando com carretas de três eixos com capacidade de transporte de 45 toneladas, passaram a ser gradativamente substituídas por aquelas compostas por veículos comerciais pesados 6x2 (6 pontos de apoio no solo com tração em 2 pontos) com carretas do tipo bi-trem e rodo-trem com capacidade de transporte de 57 e 74 toneladas respectivamente. Esta mudança foi acompanhada pelo aumento da pressão do custo de aquisição dos veículos comerciais pesados, com isso, verificou-se que os principais frotistas brasileiros passaram a adaptar eixos de apoio nos veículos 4x2, aumentando assim as solicitações mecânicas impostas ao sistema de embreagem. Neste trabalho desenvolve-se, portanto, um estudo sobre as falhas ocorridas no sistema de acionamento de embreagem por cilindro escravo concêntrico no mercado brasileiro, avaliando-se a seleção de materiais empregados na construção do sistema através de ensaios químico-laboratoriais e testes de funcionalidade através de ensaios em condições reais de operação com veículos comerciais pesados devidamente instrumentados, mantendo o foco nos novos parâmetros operacionais impostos pelo novo perfil da composição tratora. Como resultado, apontam-se duas alternativas para a solução das falhas encontradas no mercado brasileiro: 1. Proposição de nova solução técnica construtiva para o sistema de acionamento da embreagem a fim de aumentar a robustez do componente de maior suscetibilidade às falhas. 2. Proposição de um modelo matemático para a predição do intervalo mínimo de manutenção para o sistema de acionamento da embreagem por cilindro escravo concêntrico. / The evolution of highway transportation of goods in the brazilian market has created new operation requirements due to the increased competition allied to the cost reduction demands. This new demands, most of them coming from globalization, have generated a significant change on the profile of heavy commercial vehicles. Fleets that were mainly composed of 4x2 tractors coupled to three wheeled semi-trailers with towing capacity of 45 tons, were in small steps exchanged by new compositions of tractors 6x2 coupled to bi-trains and road-trains with total towing capacity of 57 and 74 tons, respectively. This change have been followed by the new purchasing demands from fleet owners by lowering acquisition costs of new heavy commercial vehicles, as a consequence, most of 4x2 trucks have been adapted with tag-axles in order to increase towing capacity, which means increasing the stresses over the clutch system. On this research, a case study is developed about failures on clutch systems actuators by the concentric slave cylinder concept in the brazilian market. The research is developed by the evaluation of types of materials selected to the system components through chemical test and functionality tests carried on actual operation conditions on instrumented vehicles, keeping always the focus on the new operational demands imposed by the new profile of vehicle compositions (bi-trains and road-trains). As a final result, two alternatives are appointed to solve the failures in the brazilian market: 1. By the determination of the most failure susceptible component, it is possible to propose a mathematical and theoretical model to determine the minimum maintenance interval to the clutch actuation system by concentric slave cylinder concept. 2. Proposition of a new technical construction to the system in order to increase the robustness of the component most susceptible to the failures.

A classe de um veículo em circulação é uma das informações mais importantes para os sistemas inteligentes de controle e gerenciamento de tráfego. Uma das abordagens utilizadas para se identificar a classe a que um veículo pertence consiste na análise e no reconhecimento de sua assinatura indutiva: uma série temporal representando a variação da impedância de um sensor de tráfego do tipo loop indutivo causada pela passagem do veículo pela zona de detecção do sensor. No entanto, a decisão sobre a classe veicular através desta abordagem torna-se bastante difícil nos casos em que o conjunto de assinaturas indutivas de uma classe apresenta grande variância interna e, ao mesmo tempo, contém exemplares muito similares a exemplares pertencentes a outras classes. Este é o caso, por exemplo, de caminhões com um eixo traseiro e caminhões com eixo traseiro duplo. Observando os caminhões de cada uma dessas classes separadamente o que se constata é que suas estruturas metálicas variam muito e comparando-se os caminhões das duas classes vê-se que suas estruturas metálicas são bastante semelhantes. Os respectivos conjuntos de assinaturas indutivas, em conseqüência, são fortemente correlacionados e, internamente, muito heterogêneos. Esta Tese versa sobre o desenvolvimento de um método de classificação para caminhões com um eixo traseiro e caminhões com eixo traseiro duplo utilizando as assinaturas indutivas destes veículos. Para alcançar percentuais elevados de classificação correta com baixo índice de falsos positivos, além dos problemas da sobreposição entre classes e da alta variância intraclasse, o método proposto foi concebido para contornar outras duas dificuldades presentes: o desbalanceamento de classes e a escassez de dados. Para lidar com o problema da heterogeneidade interna das classes, o desenvolvimento do método de classificação começou com uma etapa de pré-processamento na qual cada classe foi caracterizada morfologicamente e dividida em subclasses morfológicas. Estabeleceu-se uma correspondência de um para um entre as subclasses de cada classe. Com isso, o problema inicial, maior e mais complexo, ficou dividido em alguns problemas menores provavelmente menos complexos. A seguir, ainda na etapa de pré-processamento, para contornar o problema da sobreposição entre classes, os pares de subclasses correspondentes foram submetidos, separadamente, a uma mineração de dados. Partindo-se de hipóteses coerentes, baseadas no conhecimento a priori sobre o fenômeno físico que gera as assinaturas indutivas, a mineração de dados foi direcionada para a identificação de atributos morfológicos e apontou dois destes atributos como potencialmente úteis para diferenciar as duas classes. Para a etapa de classificação das assinaturas, foram escolhidos três classificadores neurais: uma rede Madaline e duas redes RBF. Foram escolhidos os classificadores com os quais se tirou o melhor proveito dos resultados do pré-processamento. Neste processo de escolha foram feitas também comparações de desempenho com outros tipos de classificadores. Depois de testados separadamente, as três redes neurais foram integradas para formar um ensemble. O ensemble de redes neurais proporcionou um alto índice geral de classificações corretas (>98%) e superou os problemas do desbalanceamento das classes e da escassez de dados. Além disso, o ensemble serviu para diminuir a probabilidade de falsos positivos uma vez que a classificação de uma assinatura foi considerada correta se duas redes neurais respondessem corretamente. Os pré-processamentos utilizados, as redes neurais escolhidas, a formação de um ensemble de redes neurais, constituem uma metodologia ainda não relatada na literatura para abordar o problema da classificação veicular por assinaturas indutivas. Para este tipo de aplicação, portanto, o método de classificação proposto corresponde a uma contribuição original e os altos percentuais de classificação obtidos com o ensemble neural permitem considerá-lo como estado da arte.

Material transportation is one of the most important aspects of open-pit mine operations. The problem usually involves a truck dispatching system in which decisions on truck assignments and destinations are taken in real-time. Due to its significance, several decision systems for this problem have been developed in the last few years, improving productivity and reducing operating costs. As in many other real-world applications, the assessment and correct modeling of uncertainty is a crucial requirement as the unpredictability originated from equipment faults, weather conditions, and human mistakes, can often result in truck queues or idle shovels. However, uncertainty is not considered in most commercial dispatching systems. In this thesis, we introduce novel truck dispatching systems as a starting point to modify the current practices with a statistically principled decision making methodology. First, we present a stochastic method using Time-Dependent Markov Decision Process (TiMDP) applied to the truck dispatching problem. In the TiMDP model, travel times are represented as probabilistic density functions (pdfs), time-windows can be inserted for paths availability, and time-dependent utility can be used as a priority parameter. In order to minimize the well-known curse of dimensionality issue, to which multi-agent problems are subject when considering discrete state modelings, the system is modeled based on the introduced single-dependent-agents. Based also on the single-dependent-agents concept, we introduce the Genetic TiMDP (G-TiMDP) method applied to the truck dispatching problem. This method is a hybridization of the TiMDP model and of a Genetic Algorithm (GA), which is also used to solve the truck dispatching problem. Finally, in order to evaluate and compare the results of the introduced methods, we execute Monte Carlo simulations in a example heterogeneous mine composed by 15 trucks, 3 shovels, and 1 crusher. The uncertain aspect of the problem is represented by the path selection through crusher and shovels, which is executed by the truck driver, being independent of the dispatching system. The results are compared to classical dispatching approaches (Greedy Heuristic and Minimization of Truck Cycle Times - MTCT) using Student's T-test, proving the efficiency of the introduced truck dispatching methods.

O objetivo desta tese de doutorado é avaliar o impacto de caminhões na capacidade e nível de serviço de rodovias de pista dupla, a partir de fatores de equivalência veicular. São determinados equivalentes para diversas combinações de comprimentos e magnitudes de greides, volumes de tráfego e porcentagens de caminhões. Os equivalentes são calculados supondo que um fluxo formado só por automóveis é equivalente a um fluxo composto por automóveis e caminhões quando ambos possuem a mesma densidade. A partir de observações de campo, supõe-se que o fluxo de caminhões seja formado por proporções fixas de quatro tipos de caminhões. A relação entre fluxo e densidade para os cenários analisados é obtida através de simulação, utilizando o INTEGRATION. A calibração deste simulador foi feita em duas etapas. Na primeira, um modelo de desempenho, até então inexistente no simulador, foi implementado e, em seguida, calibrado com as características dos caminhões observados em uma balança da rodovia SP 330 (Via Anhanguera). Na segunda etapa, a relação fluxo-velocidade foi calibrada a partir de dados coletados com sensores portáteis instalados também na rodovia SP 330. Os equivalentes são utilizados para a análise de capacidade e nível de serviço dos cenários escolhidos e, em seguida, os resultados desta análise são comparados com os resultados similares obtidos através do método do Highway Capacity Manual - HCM. A comparação mostra que o uso dos fatores de equivalência do HCM superestima o nível de serviço para volumes de tráfego leves e subestima o nível de serviço para volumes de tráfego pesados. / This research evaluates the impact of trucks on capacity and level of service of divided multilane highways by means of truck equivalent factors. The equivalent factors are determined for diferent combinations of grade length and magnitude, traffic flow and truck percentage. Equivalent factors are computed based on the assumption that a basic flow, formed only by passenger cars, is equivalent to a mixed flow, formed by passenger cars and trucks, when both flows have the same density. Density-flow relationships for each scenario are obtained through simulation. The simulator used, INTEGRATION, was calibrated in two steps. First, a truck performance model was implemented in the simulator and then calibrated with parameters of trucks observed on a weigh station located on SP 330 (Via Anhanguera). Further on, a speed-flow relationship was calibrated to data collected by portable traffic detectors installed on SP 330. A comparative analysis of capacity and level of service, using the equivalent factors determined in this research and the Highway Capacity Manual factors, indicates that the use of HCM truck equivalents overestimates the level of service for light flows and underestimates the level of service for heavy flows.

As curvas horizontais das rodovias notoriamente colecionam acidentes de trânsito, nos quais geralmente os automóveis derrapam e escapam pela tangente, enquanto que os veículos pesados costumam tombar lateralmente. Os critérios consagrados de projeto geométrico das curvas, consideradas planas, ignoram a propensão dos veículos pesados ao tombamento lateral, confiando apenas nas forças de atrito lateral e na superelevação transversal da via para a manutenção do veículo em trajetória segura. O presente trabalho pretende desenvolver modelo de projeto que forneça margens de segurança tanto contra o escorregamento e o tombamento lateral de veículos pesados (semi-reboques) em curvas horizontais com greide descendente. O modelo proposto no presente estudo é sensível a fatores de segurança intrínsecos e extrínsecos aos veículos, incluindo características geométricas longitudinais e transversais da pista, e a variação da trajetória do veículo dentro da curva. Os resultados obtidos demonstram que os critérios de projeto atuais não garantem a segurança de semi-reboques em curvas descendentes de raio mínimo, principalmente nas curvas de menor velocidade. O critério desenvolvido permite o estabelecimento de margens de segurança para a regulamentação de velocidade em curvas horizontais descendentes já existentes, bem como possibilita a determinação da velocidade de projeto segura para curvas descendentes em novas vias. / The grade effect on highway horizontal curves is notorious for traffic accidents because automobiles tend to skid and leave the road whereas commercial loaded vehicles tend to roll over. The standard criteria for the geometric design of these curves, which are considered flat, ignore the heavy vehicles propensity for rollover by relying solely on the forces of lateral friction and on the road superelevation in order to keep the vehicle in a safe trajectory. The current study has been set out in order to develop a model that will yield margins of safety to prevent skidding and rollover of heavy vehicles (semi-trailers) on horizontal descending highway curves. The model proposed in the present study is sensitive to safety variables both intrinsic and extrinsic to the vehicles, including longitudinal and transversal characteristics of the road, and vehicles trajectory variations at horizontal curves. The results of the study show that the currently adopted safety guidelines do not guarantee the safety of such articulated vehicles on grade curves with minimum radii, mostly at lower speeds curves. As a result, the proposed criteria allows the establishment of margins of safety that can be applied to regulatory speed signs on existing horizontal descending curves, and for the setting of safe design speeds for descending curves on new highways.

Esta dissertação de mestrado apresenta uma proposta de critério para a construção de faixas adicionais em rodovias com longos declives. A proposta contempla três aspectos: 1-) Elaboração de um programa de computador que permita calcular a temperatura do sistema de freios de qualquer veículo que esteja operando em qualquer ponto de uma rampa descendente, conhecidas as características do veículo, da massa transportada, da velocidade desenvolvida pelo veículo e da rampa em questão (comprimento e declividade). Em outras palavras: o programa permite gerar as curvas de desempenho para qualquer veículo de carga, em qualquer trecho de descida de uma rodovia; 2-) Determinação da redução de velocidade para caminhões nos trechos estudados; e 3-) Cálculo da porcentagem de veículos de carga no fluxo total de veículos que utilizam a rodovia, valor esse que viabilize economicamente a construção de faixas auxiliares. Esta dissertação aborda mais profundamente o primeiro aspecto da proposta. Os outros dois, devido à sua complexidade, são sugeridos como tema para trabalhos futuros. De posse do programa computacional, o mesmo foi utilizado para simular o comportamento da frota de veículos de carga brasileiros, em greides com comprimento variável de 1.000 a 12.000 metros e inclinações que variam de 1 a 12%. Também foi verificado o impacto da aplicação da resolução 777/93 do CONTRAN - que regulamenta o desempenho e o sistema de freios dos veículos de carga - na frota brasileira de veículos de carga. Os resultados obtidos indicam, além da importância de uma legislação adequada para o tema, uma urgente renovação ou adequação da frota brasileira de veículos de carga, haja visto que grande parte da mesma, por possuir uma elevada idade média, não atinge os requisitos mínimos para circular pelas rodovias brasileiras sem comprometimento das condições de segurança, dirigibilidade, estabilidade e desempenho. / This master thesis presents a criteria\'s proposal to construction of auxiliary lanes in roads with long and steep downgrades. The proposal contemplates three aspects: 1-) Elaboration of a computer\'s program that allows to obtain the brake system\'s temperature of any heavy truck performing at any point of a long and steep downgrade. It\'s necessary to know the truck\'s brake characteristics, the brake-motor power, the total mass transported, the vehicles\'speed and the downhill characteristics (length and percent). With this data, the program calculates the performance curves of brazilian trucks, regarding brakes\'system\'s termical aspects; 2-) Determination of the maximum speed reduction of slow trucks on downhill; and, 3-) Estimation of minimum downgrade traffic flow rates and truck percents that would warrant the construction of declivity help lanes, from costs-effectiveness approach. This master thesis broaches more profundity the first proposal\'s aspects. The aspects two and three, due to its complexity, are suggested to be future studies\'object. The computational program developed in this work was used to simulate the performance of brazilian\'s fleet heavy truck in declivities with lengths from 1.000 till 12.000 meters and declivity that vary from 1 till 12%. It was used, too, to show the impact of the resolution number 777/93 - edited by CONTRAN - applicated in the same fleet. This resolution rules ship vehicles\'brakes\'system and their performance. The obtain results denote, farther importance of a adequate legislation for the theme, a urgent renovation or adequation of brazilian\'s fleet heavy truck due to, a large part of it, with more than ten year of age, is unable to reach the minimum requisites to moving on brazilian roads and highways without implication of security, conductibility, stability and performance\'s conditions.

Este trabalho tem a finalidade de analisar a compatibilidade do gabarito dos caminhões brasileiros com a geometria das interseções urbanas de uma cidade de médio porte. Foi utilizado um Sistema de Informações Geográficas para a elaboração de rotas de menor caminho, dentro da área de estudo. Foram realizados levantamentos de campo para a reconstituição da geometria das interseções. Em seguida, através de um programa de simulação cada conversão necessária foi analisada para saber se havia a possibilidade de realização da manobra, dentro das rotas de menor caminho. / This work has the objective of analyzing the template compatibility, of Brazilian trucks with the urban intersections geometry in a medium-sized city. It was used a Geographic Information System to elaborate the shortest path within the study area. Field data were carried out for reconstitution of the intersections geometry. Next, each necessary conversion was analyzed, through a simulation program in order to know if the trucks were able to negotiate the curves in the shortest path routes.

Esta dissertação de mestrado apresenta uma proposta de critério para a construção de faixas adicionais em rodovias com longos declives. A proposta contempla três aspectos: 1-) Elaboração de um programa de computador que permita calcular a temperatura do sistema de freios de qualquer veículo que esteja operando em qualquer ponto de uma rampa descendente, conhecidas as características do veículo, da massa transportada, da velocidade desenvolvida pelo veículo e da rampa em questão (comprimento e declividade). Em outras palavras: o programa permite gerar as curvas de desempenho para qualquer veículo de carga, em qualquer trecho de descida de uma rodovia; 2-) Determinação da redução de velocidade para caminhões nos trechos estudados; e 3-) Cálculo da porcentagem de veículos de carga no fluxo total de veículos que utilizam a rodovia, valor esse que viabilize economicamente a construção de faixas auxiliares. Esta dissertação aborda mais profundamente o primeiro aspecto da proposta. Os outros dois, devido à sua complexidade, são sugeridos como tema para trabalhos futuros. De posse do programa computacional, o mesmo foi utilizado para simular o comportamento da frota de veículos de carga brasileiros, em greides com comprimento variável de 1.000 a 12.000 metros e inclinações que variam de 1 a 12%. Também foi verificado o impacto da aplicação da resolução 777/93 do CONTRAN - que regulamenta o desempenho e o sistema de freios dos veículos de carga - na frota brasileira de veículos de carga. Os resultados obtidos indicam, além da importância de uma legislação adequada para o tema, uma urgente renovação ou adequação da frota brasileira de veículos de carga, haja visto que grande parte da mesma, por possuir uma elevada idade média, não atinge os requisitos mínimos para circular pelas rodovias brasileiras sem comprometimento das condições de segurança, dirigibilidade, estabilidade e desempenho. / This master thesis presents a criteria\'s proposal to construction of auxiliary lanes in roads with long and steep downgrades. The proposal contemplates three aspects: 1-) Elaboration of a computer\'s program that allows to obtain the brake system\'s temperature of any heavy truck performing at any point of a long and steep downgrade. It\'s necessary to know the truck\'s brake characteristics, the brake-motor power, the total mass transported, the vehicles\'speed and the downhill characteristics (length and percent). With this data, the program calculates the performance curves of brazilian trucks, regarding brakes\'system\'s termical aspects; 2-) Determination of the maximum speed reduction of slow trucks on downhill; and, 3-) Estimation of minimum downgrade traffic flow rates and truck percents that would warrant the construction of declivity help lanes, from costs-effectiveness approach. This master thesis broaches more profundity the first proposal\'s aspects. The aspects two and three, due to its complexity, are suggested to be future studies\'object. The computational program developed in this work was used to simulate the performance of brazilian\'s fleet heavy truck in declivities with lengths from 1.000 till 12.000 meters and declivity that vary from 1 till 12%. It was used, too, to show the impact of the resolution number 777/93 - edited by CONTRAN - applicated in the same fleet. This resolution rules ship vehicles\'brakes\'system and their performance. The obtain results denote, farther importance of a adequate legislation for the theme, a urgent renovation or adequation of brazilian\'s fleet heavy truck due to, a large part of it, with more than ten year of age, is unable to reach the minimum requisites to moving on brazilian roads and highways without implication of security, conductibility, stability and performance\'s conditions.

Este trabalho tem a finalidade de analisar a compatibilidade do gabarito dos caminhões brasileiros com a geometria das interseções urbanas de uma cidade de médio porte. Foi utilizado um Sistema de Informações Geográficas para a elaboração de rotas de menor caminho, dentro da área de estudo. Foram realizados levantamentos de campo para a reconstituição da geometria das interseções. Em seguida, através de um programa de simulação cada conversão necessária foi analisada para saber se havia a possibilidade de realização da manobra, dentro das rotas de menor caminho. / This work has the objective of analyzing the template compatibility, of Brazilian trucks with the urban intersections geometry in a medium-sized city. It was used a Geographic Information System to elaborate the shortest path within the study area. Field data were carried out for reconstitution of the intersections geometry. Next, each necessary conversion was analyzed, through a simulation program in order to know if the trucks were able to negotiate the curves in the shortest path routes.

O objetivo desta tese de doutorado é avaliar o impacto de caminhões na capacidade e nível de serviço de rodovias de pista dupla, a partir de fatores de equivalência veicular. São determinados equivalentes para diversas combinações de comprimentos e magnitudes de greides, volumes de tráfego e porcentagens de caminhões. Os equivalentes são calculados supondo que um fluxo formado só por automóveis é equivalente a um fluxo composto por automóveis e caminhões quando ambos possuem a mesma densidade. A partir de observações de campo, supõe-se que o fluxo de caminhões seja formado por proporções fixas de quatro tipos de caminhões. A relação entre fluxo e densidade para os cenários analisados é obtida através de simulação, utilizando o INTEGRATION. A calibração deste simulador foi feita em duas etapas. Na primeira, um modelo de desempenho, até então inexistente no simulador, foi implementado e, em seguida, calibrado com as características dos caminhões observados em uma balança da rodovia SP 330 (Via Anhanguera). Na segunda etapa, a relação fluxo-velocidade foi calibrada a partir de dados coletados com sensores portáteis instalados também na rodovia SP 330. Os equivalentes são utilizados para a análise de capacidade e nível de serviço dos cenários escolhidos e, em seguida, os resultados desta análise são comparados com os resultados similares obtidos através do método do Highway Capacity Manual - HCM. A comparação mostra que o uso dos fatores de equivalência do HCM superestima o nível de serviço para volumes de tráfego leves e subestima o nível de serviço para volumes de tráfego pesados. / This research evaluates the impact of trucks on capacity and level of service of divided multilane highways by means of truck equivalent factors. The equivalent factors are determined for diferent combinations of grade length and magnitude, traffic flow and truck percentage. Equivalent factors are computed based on the assumption that a basic flow, formed only by passenger cars, is equivalent to a mixed flow, formed by passenger cars and trucks, when both flows have the same density. Density-flow relationships for each scenario are obtained through simulation. The simulator used, INTEGRATION, was calibrated in two steps. First, a truck performance model was implemented in the simulator and then calibrated with parameters of trucks observed on a weigh station located on SP 330 (Via Anhanguera). Further on, a speed-flow relationship was calibrated to data collected by portable traffic detectors installed on SP 330. A comparative analysis of capacity and level of service, using the equivalent factors determined in this research and the Highway Capacity Manual factors, indicates that the use of HCM truck equivalents overestimates the level of service for light flows and underestimates the level of service for heavy flows.