Método computacional para fluxo de tráfego com objetivo de minimizar a retenção de veículos em rede urbana

Abstract

Resumo: O presente trabalho apresenta um modelo matemático de otimização baseando-se em equações de conservação de massa, que possibilita fornecer uma melhor programação de tempos de vermelho e verde em semáforos localizados em vias com alto fluxo veicular. De tal maneira que a função objetivo do modelo elaborado minimiza a quantidade de veículos em espera nos semáforos. Para isso, utiliza-se uma heurística de otimização denominada de busca em vizinhança variável (VNS). O modelo foi implementado e testado computacionalmente com dados reais de fluxo veicular em alguns trechos de uma rodovia brasileira localizada na capital do estado do Paraná, Curitiba. Com os resultados obtidos para a otimização de tráfego veicular, analisou-se o impacto na função objetivo do modelo ocasionado por algumas alterações dos parâmetros. Dentre eles, a velocidade média do fluxo veicular e o intervalo de tempo em segundos que os dados são discretizados e ocorre as simulações, sendo este denominado de tamanho do passo. Portanto, é observado que pequenas mudanças no tamanho do passo não geram grandes melhorias na função objetivo quando o passo é pequeno. Palavras-chave: Fluxo veicular. Heurística Variable Neighborhood Search - VNS. Programação Semafórica. Otimização de Tráfego. Minimização de Esperas em Semáforos.

Abstract: The present work introduces a mathematical shape of optimization based on the mass conservation equations, where it is possible to provide a better scheduling of red and green times at the traffic lights located in routes with a high vehicular flow in such a way that the function the objective of the elaborated model downplay the number of waiting vehicles at the traffic lights. For that, we use an heuristic optimization that is called Variable Neighborhood Search (VNS). The model was computationally implemented and tested computationally with some real data from the vehicle flow. in some shields of a Brazilian highway located in the capital of the state of Paraná Curitiba. With the obteinded results for the veicular traffic optimization it was analyzed the impact of the objective function caused by some paramenters modifications. Among them is the speed avarege of the veicular flow, the program's implementation time and the step size in the simulations showing up that small changes in pitch size do not generate great improvements in the objective function when the step is small. Keywords: Vehicular flow. Heurístic Variable Neighborhood Search - VNS. Semaphore Programming. Traffic Optimization. Minimization of waiting at traffic lights.