recursos, evolução do conhecimento na área de transportes e em outras áreas relacionadas, além da rápida evolução tecnológica da informática.

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1 116 6 CONTEÚDO E ESTRUTURA DE BANCOS DE DADOS UTILIZADOS EM PLANEJAMENTO DE TRANSPORTES URBANOS: ANÁLISE DA ESTABILIDADE TEMPORAL E MODELO CONCEITUAL PROPOSTO 6.1 Introdução Neste capítulo faz-se uma análise das necessidades de informação requeridas para planejamento de transportes urbanos, regional e/ou local, estratégico e/ou tático, durante a qual são feitas comparações entre as necessidades de dados de diferentes escopos (Demanda e Desempenho) e modelos vistos. A partir dessa análise são derivados um Modelo Descritivo e um Modelo Conceitual das necessidades de informação levantadas. A análise das necessidades de informação é estendida para incluir modelos de Localização de Atividades e Demanda-Desempenho. Conforme foi visto no capítulo referente à Revisão da Literatura, para diversos autores, a eficácia de modelos concebidos está condicionada aos dados disponíveis. Para outros, como Webster, Bly e Paulley (1988), apesar da aplicação dos modelos estar condicionada aos dados disponíveis, sua concepção não pode ser totalmente dependente desses: Na prática, é claro, não se constrói um modelo empírico sem se levar em conta os dados que estarão disponíveis. Decisões sobre o que incluir e o que omitir provavelmente dependem em parte da disponibilidade de dados, entretanto as interações julgadas importantes serão incluídas mesmo que a base de dados existente seja inadequada. Isto significa que se por um lado a disponibilidade de dados restringe, na prática, a construção de modelos, por outro, a construção e a manutenção de um banco de dados deve ser motivada pela capacidade do mesmo em atender às necessidades tanto dos modelos em uso como dos poderão vir a ser desenvolvidos. A volatilidade dos modelos formais e mentais utilizados deve-se a vários fatores, entre eles: mudanças gerenciais, disponibilidade de dados e de outros

2 117 recursos, evolução do conhecimento na área de transportes e em outras áreas relacionadas, além da rápida evolução tecnológica da informática. Um Banco de Dados, entretanto deve ser relativamente mais estável, isto é sua estrutura não pode ser resultado das necessidades de entrada e saídas de um conjunto de programas (associados a modelos), em particular. O próprio conceito Banco de Dados implica que a sua estrutura deve ser definida em função das necessidades de informação de uma ou mais organizações ou atividades. No capítulo referente à Revisão da Literatura foram vistos dois trabalhos, de abrangência mundial, que indicam necessidades de informação para planejamento e operação de sistemas de transportes, separados por aproximadamente uma década: Thomson (1983) e Taylor et al. (1992). As diferenças de especificação das necessidades de dados são analisadas abaixo. A metodologia proposta também identificou, a necessidade de se efetuar um levantamento das necessidades de informação dos principais tipos de modelos formais utilizados em planejamento de transportes, nos níveis decisórios tático e estratégico, de modo a verificar o seu grau de variabilidade. Isto em função da observação da existência de uma grande variedade de modelos matemáticos utilizados, ao longo do tempo (evolução das técnicas de análise e dos modelos) e espaço (locais diferentes), para um mesmo escopo. A classificação utilizada para o levantamento é a proposta por Florian, Gaudry e Lardinois (1988), cujo resumo se encontra no Anexo A desta Tese. 6.2 Análise das Necessidades de Informação: Procedimentos Demanda e/ou Desempenho Este item corresponde à primeira fase do processo de modelagem (de levantamento das informações) cujo resultado é um modelo Descritivo, das Necessidades de Informações para Planejamento e Gestão Operacional de Transportes Urbanos que corresponde ao segundo nível de abstração de informações e dados definido por Setzer (1986) e indicado anteriormente nesta Tese.

3 118 Da análise das necessidades de dados indicadas, para os estádios de planejamento Desempenho e Análise, por Thomson (1983), pode-se observar que diversas informações requeridas para Planejamento Tático (Estádio Análise) derivam daquelas indicadas para o Estádio Desempenho e a totalidade das informações requeridas para Planejamento Estratégico (Estádio Análise) resultam da agregação das informações indicadas para Planejamento Tático, ou de diferentes agregações de informações comuns a ambas, conforme indicado a seguir. Cada setor do sistema de setores de tráfego, necessário para Planejamento Estratégico, agrega uma ou mais zonas, do sistema de zonas de tráfego, necessário para Planejamento Tático, que por sua vez resulta do sistema de áreas de tráfego indicadas para dados do tipo Operacional. Os corredores de tráfego recomendados para Planejamento Estratégico resultam de aglutinações das principais vias da rede de transporte indicados para Planejamento Tático. Estas por sua vez, derivam da rede de transporte definida por dados do tipo Cadastral (mapa das vias e seus parâmetros de projeto) e Operacional (indicação das mãos, restrições à conversão e ao tráfego de determinados tipos de veículos). Parâmetros para planejamento (população, posse de automóveis, domicílios por categoria de renda e de estrutura domiciliar) associados aos setores de tráfego para Planejamento Estratégico resultam da agregação dos mesmos parâmetros das zonas de tráfego que os compõem, utilizadas para Planejamento Tático. Desses parâmetros, o número de automóveis (dado do tipo Cadastral) deriva dos dados indicados para o Estádio Desempenho. O número de viagens geradas, indicadas para Planejamento Estratégico (totais diários, por motivo, em cada setor de tráfego) e o número de viagens geradas para Planejamento Tático (na hora-pico, por motivo, em cada zona de tráfego) resultam de dados menos agregados (na hora-pico e em períodos de pico e períodos fora dos picos, por motivo, em cada zona de tráfego).

4 119 O número de viagens entre cada par de setores de tráfego resulta da agregação do número de viagens entre os pares de zonas de tráfego, contidas nesses setores. O mesmo ocorre com os parâmetros de planejamento associados a eles (população e empregos). A divisão modal para viagens entre os modos automóvel e transporte público, indicada para Planejamento Estratégico, é estendida, no caso do transporte público, se necessário, para suas diversas formas (ônibus, ferrovia, transporte para deficientes, taxi, etc.). Os tempos e os custos médios diários, atribuídos a cada ligação da rede viária ou da rede de transporte público, definidas para Planejamento Estratégico, resultam da agregação dos mesmos dados das ligações, definidas para Planejamento Tático, que as compõem. Estes por sua vez, derivam de dados do tipo Operacional (fluxos e velocidades nas ligações) associados ao Estádio Desempenho. As informações básicas indicadas por Taylor et al. (1992) quase uma década mais tarde são essencialmente as mesmas, conforme indicado a seguir. as características demográficas (pessoas e domicílios) correspondem aos parâmetros para planejamento do Estádio Análise; as matrizes de viagens desagregadas por modo, motivo, e hora do dia correspondem aos dados de distribuição de viagens e divisão modal do Estádio Análise; as taxas de produção de viagens domiciliares por classe demográfica e geração de viagens para usos do solo não residenciais correspondem aos dados de geração de viagens do Estádio Análise; os perfis de uso modal por horário e ligações modais por motivo de viagem correspondem aos dados do tipo Operacional do Estádio Desempenho; as atitudes individuais derivam de informações correspondentes aos dados dos tipos Cadastral e Operacional do Estádio Desempenho,

5 120 referentes a pelo menos dois períodos: um antes das intervenções e outro após Necessidades de Informação com base em modelos correspondentes ao Procedimento Demanda e Perspectivas Estratégica ou Tática Modelos de Geração de Viagens As viagens são classificadas de várias formas, segundo Ortúzar e Willumsen (1990), pelo tipo (atração ou produção), tipo da origem (domiciliar ou não domiciliar), motivo (trabalho, educação, compras, social ou lazer, etc.), período do dia (pico da manhã, pico da tarde, fora dos picos) e tipo de pessoa. As categorias normalmente consideradas para o tipo de pessoa são: renda, posse de automóvel e tamanho e estrutura domiciliar. Para esses autores, os principais fatores considerados importantes em estudos práticos de geração de viagens são: para produção de viagens: renda, posse de automóvel, estrutura domiciliar, tamanho da família, valor da terra, densidade habitacional e acessibilidade; para atração de viagens: número de empregos e/ou área coberta industrial, comercial ou de serviços e acessibilidade; No caso de viagens de bens e mercadorias, tanto para a produção como para a atração, os principais fatores utilizados são: número de empregados, quantidade de vendas, área coberta e/ou total da empresa. Os autores também consideram importantes, apesar de não serem utilizados, a acessibilidade e o tipo de atividade da empresa.

6 121 Necessidades de Informação de Modelos de Geração de Viagens modelos que utilizam fatores de expansão dados sócio-econômicos agregados por zona: população, número de domicílios por faixa de renda domiciliar e número de domicílios com/sem posse de automóvel e; viagens com origem e viagens com destino em cada zona (Ortúzar e Willumsen, 1990); dados sócio-econômicos agregados por zona: área residencial, densidade populacional, propriedade de automóvel e; viagens com origem e viagens com destino em cada zona (Bruton, 1975); modelos de regressão múltipla baseada em zonas dados sócio-econômicos, ou físico-territoriais, agregados por zona: área estritamente residencial, população, população por faixa etária, número de unidades residenciais, número de pessoas empregadas, número de veículos, distância à área central, área ocupada e número de empregos por tipo de estabelecimento e; viagens com origem e viagens com destino em cada zona (Buchanan, Colin & Partners apud Bruton, 1975); dados sócio-econômicos, ou físico-territoriais, agregados por zona: população, renda média familiar, número de veículos, número de empregos por setor de atividade, número de matrículas não primárias, distância ao centro e área e; viagens com origem e viagens com destino em cada zona (Metrô, 1977); dados sócio-econômicos agregados por zona: população, renda média familiar, taxa de motorização (número de automóveis), número de empregos por setor de atividade e número de matrículas por grau e; viagens com origem e viagens com destino em cada zona (Moreno et al., 1975);

7 122 dados sócio-econômicos agregados por zona: população e renda familiar média e; viagens com origem e viagens com destino em cada zona (PMSJC, 1984); modelos de regressão múltipla baseada em domicílios dados sócio-econômicos por domicílio: número de residentes, número de pessoas empregadas, renda familiar, número de automóveis e número de viagens geradas (Atkins & Partners, 1971 apud Bruton, 1975); dados sócio-econômicos por domicílio: número de pessoas empregadas, número de carros e número de viagens geradas (Ortúzar e Willumsen, 1990); modelos baseados na análise de categorias (ou classificação cruzada) dados sócio-econômicos por domicílios: número de residentes, número de carros próprios, renda média do chefe do domicílio e número de viagens geradas (Puget, 1964 apud Bruton, 1975); dados sócio-econômicos por estabelecimento: número de empregos, número de matrículas escolares e número de viagens geradas (Puget, 1964 apud Bruton, 1975); dados sócio-econômicos por domicílio: número de residentes, número de residentes empregados, renda disponível (renda menos despesas com habitação), número de veículos e número de viagens geradas (Wootton e Pick, 1967 apud Bruton, 1975); dados sócio-econômicos por domicílios: número de residentes, número de residentes empregados, renda disponível, número de veículos e número de viagens geradas (Douglas e Lewis, 1971a e Douglas e Lewis, 1971b);

8 123 modelos baseados na análise por classificação múltipla dados sócio-econômicos por domicílio: número de residentes, número de automóveis, tipo de residência - unifamiliar ou multifamiliar, estrutura domiciliar número de adultos e crianças ou de pessoas sem relação de parentesco, número de pessoas empregadas, número de pessoas com habilitação para dirigir, renda, tipo de área muito ou pouco adensada e número de viagens geradas (Stopher e McDonald, 1983); modelos de regressão segundo cada classe de domicílio dados sócio-econômicos por domicílio: renda, número de automóveis, número de residentes, número de estudantes, renda e tipo de trabalho de cada pessoa empregada e número de viagens geradas (ESTRAUS, 1989 apud Ortúzar e Willumsen, 1990); modelos baseados em categorias de pessoas dados sócio-econômicos e número de viagens geradas por indivíduo (Supernak, 1979 apud Ortúzar e Willumsen, 1990); As necessidades de informação, resultantes dos diversos modelos de geração de viagens pesquisados, agregadas por zona, estabelecimento (não residencial), domicílio ou mesmo individual dentro de um domicílio, podem ser classificadas em três tipos: sócio-econômicas, físico-territoriais e demanda por viagens, resumidas a seguir. Informações agregadas por Zona: - Sócio-Econômicas e Físico-Territoriais: população por faixa etária, número de domicílios por faixa de renda domiciliar e número de automóveis possuídos, área residencial, área estritamente residencial, número de pessoas empregadas por setor de atividade, número de veículos, área ocupada por setor de atividade, número de empregos oferecidos por setor de atividade, renda média familiar, número de matrículas escolares por grau;

9 124 - Demanda por Viagens: viagens geradas com origem e viagens geradas com destino na zona, segundo o tipo (base domiciliar ou base não domiciliar) e o motivo (trabalho, educação, compras, negócios, lazer, etc.). Informações por Domicílio: - Sócio-Econômicas e Físico-Territoriais: número de pessoas por faixa etária, número de pessoas com habilitação para dirigir, número de pessoas por setor de atividade e faixa de renda, número de estudantes, renda familiar, renda disponível (igual a renda menos as despesas com habitação), número de automóveis, tipo de área (muito ou pouco adensada) e localização geográfica (para que os domicílios possam ser associados a um sistema de zoneamento, quando necessário); - Demanda por Viagens: número de viagens geradas segundo o tipo (base domiciliar ou base não domiciliar) e o motivo (trabalho, educação, compras, negócios, lazer, etc.). Informações por Estabelecimento (não residencial): - Sócio-Econômicas e Físico-Territoriais: localização geográfica, número de empregos oferecidos e número de matrículas escolares; - Demanda por Viagens: número de viagens geradas segundo o tipo (base domiciliar ou base não domiciliar) e o motivo (trabalho, educação, compras, negócios, lazer, movimentação de bens, mercadorias, documentos ou valores, etc.). Os diversos tipos de modelos pesquisados acima utilizam dados dos tipos sócio-econômicos, físico-territoriais e de demanda por viagens, associados a, pelo menos, um período, comumente denominado Ano Base. Para determinar a demanda futura por viagens, os modelos utilizam dados dos tipos sócio-econômicos e físico-territoriais projetados para o mesmo período futuro.

10 125 O levantamento acima encontrou modelos que utilizam dados de indivíduos, ao invés de domicílios ou agregadas por zonas. Segundo Ortúzar e Willumsen (1990) existem diversos argumentos a favor desse tipo de abordagem, mas sua principal limitação é a dificuldade de representar inter-relações domiciliares consideradas importantes. Portanto, para que um Banco de Dados possa atender às necessidades de informação de um grande número de modelos, ele deve poder armazenar dados por domicílio e por indivíduo (idade, tipo de atividade, renda, habilidade para dirigir, viagens geradas, etc.), associado ao domicílio, isto é, sem perda do vínculo existente entre cada indivíduo e o domicílio ao qual pertence. Diversas informações das zonas podem ser obtidas a partir de agregações das informações referentes a domicílios. Entretanto, essas podem também estar armazenadas no banco de dados, agregadas por zona, para que sua obtenção seja mais rápida. O tipo de ocupação (muito ou pouco adensada), que no levantamento acima está associada aos domicílios, pode ser obtida das zonas associadas aos domicílios. Há também a necessidade de se desvincular o domicílio, ou domicílios, da unidade residencial (vaga, unifamiliar ou multifamiliar). As necessidades de informação para modelos de geração de viagens pesquisados neste item representa um maior detalhamento daquelas já indicadas por Thomson (1983), para o estádio de planejamento Análise, e por Taylor et al (1992). Modelos de Distribuição de Viagens É comum, representar o padrão de viagens em uma área de estudo por meio de uma matriz de viagens (Ortúzar e Willumsen, 1990), isto é uma matriz bidimensional onde as linhas e as colunas correspondam às zonas de tráfego, respectivamente origem e destino das viagens. Dessa forma cada célula representa o número de viagens com origem indicada pela linha a que pertence e destino indicado pela sua coluna. Para esses autores, essa matriz é comumente

11 126 desagregada segundo o modo de transporte (resultado da fase de divisão modal), a categoria de pessoa, o período do dia e/ou o motivo de viagem. Em muitos casos, cada célula da matriz está associada a uma separação espacial ou custo generalizado, de se viajar da origem ao destino, obtido em função da distância ou dos custos (tarifa, estacionamento, combustível, etc.) e tempos percebidos (espera, viagem, transferência, etc.) pelos viajantes além de outros atributos como segurança, conforto, conveniência, etc. Necessidades de Informação de Modelos de Distribuição de Viagens: modelos que utilizam fatores de crescimento Os diversos modelos desenvolvidos, por exemplo os descritos em Paquette, Ashford e Wright (1972), Fratar (1954) apud Paquette, Ashford e Wright (1972), Germani et al. (1974), Bruton (1975), Ortúzar e Willumsen (1990) e Furness (1965) apud Ortúzar e Willumsen (1990), utilizam o total de viagens produzidas e atraídas por zona conhecidas para um período (Ano Base) e também projetadas para um período futuro. Utilizam também o número de viagens entre cada par de zonas para o Ano Base. modelos do tipo gravidade viagens com origem e viagens com destino em cada zona e distância entre cada origem e destino (Casey, 1955 apud Ortúzar e Willumsen, 1990); viagens com origem, viagens com destino e custos de estacionamento em cada zona e; tempo de acesso à pé, tempo de viagem, distância (para cálculo do custo percebido), tempo de espera e tempo de transferência entre cada origem e destino (Wilson, 1969 apud Bruton, 1975); viagens com origem e viagens com destino em cada zona e tempo de viagem entre cada origem e destino (Moreno et al., 1975);

12 127 tempo de acesso à pé, tempo de viagem, tempo de espera, tempo de transferência, tarifa e distância entre cada origem e destino; viagens com origem, viagens com destino, custo de estacionamento, tempo para estacionar e índice de ocupação do automóvel em cada zona (Metrô, 1977); modelos de oportunidades distância entre cada origem e destino e total de viagens com origem em cada zona (Novaes, 1982); distância e tempo de viagem entre cada origem e destino, viagens com origem e viagens com destino em cada zona (Chicago, 1960 apud Bruton, 1975); modelos de programação linear viagens com origem e viagens com destino em cada zona e custo generalizado entre cada origem e destino (Blunden, 1971 apud Bruton, 1975); As necessidades de informação dos modelos de distribuição de viagens pesquisados, podem ser classificadas em quatro tipos: sócio-econômicas, físico-territoriais, demanda por viagens e desempenho, resumidas a seguir. Sócio-Econômicas / Físico-Territoriais: distância entre cada par de zonas; Demanda por Viagens: viagens produzidas e atraídas, em cada zona, segundo o tipo e o motivo; Desempenho: tempo de acesso a pé, tarifa, tempo de viagem, tempo de espera total e tempo em transferências, para viagens entre cada par de zonas e; custo de estacionamento, tempo para estacionar e índice de ocupação de automóveis em cada zona. As viagens com origem e viagens com destino em cada zona resultam do emprego de modelos de geração de viagens (Bruton, 1975). Os valores de variáveis como custos e tempos ou custos generalizados resultam de pesquisas,

13 128 mas podem também ser obtidas da aplicação de modelos de atribuição de tráfego (Moreno et al., 1975; Metrô, 1977). A distância em linha reta entre cada origem e destino é função da localização espacial das zonas. Para a calibração de alguns desses modelos são necessários também o número de viagens entre cada origem e destino, segundo o tipo (base domiciliar ou não) e o motivo (trabalho, compras, etc.), resultado de pesquisa em um determinado período de referência. Assim como no caso dos modelos de geração de viagens, é desejável que determinadas informações estejam desagregadas por domicílio ou por indivíduo (viagens, tempos e custos) em cada domicílio. As informações requeridas para os modelos de distribuição de viagens pesquisados neste item representa um maior detalhamento daquelas já indicadas por Thomson (1983), para os estádios de planejamento Análise e Desempenho, e por Taylor et al (1992). Modelos de Geração e Distribuição Simultâneas modelos do tipo gravidade tempo de viagem entre cada origem e destino e dados agregados por zona: número de trabalhadores e número de empregos (Voorhees apud Bruton, 1975); modelos do tipo campo eletrostático distância em linha reta entre cada origem e destino e dados agregados por zona: número de trabalhadores e número de empregos (Howe, 1962 apud Bruton, 1975); modelos de regressão múltipla distância entre cada origem e destino e dados sócio-econômicos agregados por zona: população, pessoas empregadas e pessoas com automóveis (Osofsky, 1958 apud Bruton, 1975);

14 129 As necessidades de informação dos modelos de geração e distribuição de viagens simultâneas, pesquisados, são as mesmas vistas para modelos de geração e distribuição de viagens pesquisados acima. Modelos de Geração de Viagens e Divisão Modal Simultâneas Estes modelos fazem a divisão modal das viagens concomitante com a geração, ou seja, a geração é determinada por modo de transporte. Nesses casos, segundo Germani et al. (1974), procede-se como em modelos de geração de viagens. Portanto, com relação às necessidades de informação, deve-se acrescentar que para esses modelos, o número de viagens geradas em um período de referência deve necessariamente estar desagregado também segundo o modo. Modelos de Divisão Modal de Viagens anterior à Distribuição modelos de regressão múltipla dados sócio-econômicos agregados por zona: número de automóveis e número de residências (Germani et al., 1974); dados sócio-econômicos agregados por zona: número de automóveis, número de residências e renda média familiar (Moreno et al., 1975); dados sócio-econômicos e físico-territoriais agregados por zona: população segundo a idade, viagens geradas motivo trabalho, número de carros particulares, número de unidades residenciais, áreas urbanizadas, comerciais e industriais e; distância de cada zona ao centro da cidade (Adams apud Mello, 1975); As necessidades de informação dos modelos de divisão modal anterior à distribuição de viagens pesquisados são as mesmas dos modelos de geração de viagens. Entretanto, assim como no caso da geração e divisão simultâneas, o número de viagens geradas em um período de referência deve necessariamente estar desagregada segundo o modo.

15 130 Modelos de Divisão Modal de Viagens posterior à Distribuição de Viagens distância e número de viagens por modo (resultado de pesquisa em um determinado período de referência) entre cada origem e destino e; viagens com origem e viagens com destino em cada zona (Zurich apud Germani et al., 1974); tempos de viagem por automóvel e por transporte coletivo e número de viagens por modo (resultado de pesquisa em um determinado período de referência) entre cada origem e destino e; viagens com origem e viagens com destino em cada zona (São Francisco apud Germani et al., 1974 e Quarmby, 1967 apud Bruton, 1975); tempos de viagem por automóvel e por transporte coletivo, tempo de acesso a pé, tempo de espera, tempo em transferências, distância (para cálculo do custo por automóvel), tarifa, e número de viagens por modo (resultado de pesquisa em um determinado período de referência) entre cada origem e destino e; renda média familiar, tempo para estacionamento, custo de estacionamento, viagens com origem e viagens com destino em cada zona (NCTA, 1962 apud Bruton, 1975); As necessidades de informação de modelos de divisão modal posterior à distribuição de viagens pesquisados são em essência as mesmas dos modelos de geração e distribuição de viagens. Entretanto, as viagens entre cada origem e destino e os tempos de viagem em um período de referência devem necessariamente estar desagregadas segundo o modo. Modelos de Distribuição e Divisão Modal Simultâneas modelos de escolha Logit com agregação por zona viagens com origem e viagens com destino em cada zona por categoria de pessoa; viagens entre cada origem e destino por categoria de pessoa e modo de transporte em um período de

16 131 referência; e custo considerando todos os modos e custos por cada modo de transporte entre cada origem e destino por categoria de pessoa (Ortúzar e Willumsen, 1990); modelos de escolha individual do tipo Logit ou Probit alternativas (destino e modo) escolhidas por indivíduos com base em atributos dos próprios indivíduos e das alternativas apresentadas a eles (Ortúzar e Willumsen, 1990); As necessidades de informação dos modelos de distribuição e divisão modal simultâneos pesquisados são as mesmas dos demais tipos de modelos vistos acima. Modelos de Demanda Direta: Geração, Distribuição e Divisão Modal Simultâneas Modelos de demanda direta como o SARC (Kraft, 1968 apud Ortúzar e Willumsen, 1990) ou McLynn (Manheim, 1979) estimam a demanda como uma função multiplicativa de variáveis sócio-econômicas (população e renda) das zonas e o nível de serviço (tempo e custo) de cada modo que as servem. Para a calibração é necessário o número de viagens entre cada origem e destino desagregadas por modo. As necessidades de informação para esses tipos de modelos são, portanto, as mesmas vistas para os modelos de Geração, Distribuição e Divisão Modal Necessidades de Informação com base em modelos correspondentes ao Procedimento Desempenho e Perspectivas Estratégica ou Tática Modelos de Atribuição Segundo Ortúzar e Willumsen (1990), o lado da oferta de um sistema de transportes é constituído de uma rede viária representada por nós (pontos de cruzamento das vias, pedágios, acessos ou de embarque, desembarque ou transferência de passageiros) e pelas ligações entre os nós, comumente

17 132 denominadas links. Para cada link pode ser calculado um custo (de trafegar no link) derivado de seus outros atributos como distância, desembolso monetário, capacidade e relação velocidade-fluxo ou custo generalizado-fluxo. No caso do transporte público a oferta é representada também pelas características dos serviços oferecidos, suas rotas, freqüências e capacidades (dos veículos). No caso dos automóveis o custo monetário é normalmente associado à distância percorrida, pedágios e estacionamentos. Para o usuário do transporte coletivo o custo monetário está associado a uma estrutura tarifária, onde a tarifa é função da origem, destino, serviços e rota escolhida. Os principais modelos utilizados em atribuição de tráfego de automóveis na rede viária (Ortúzar e Willumsen, 1990) são do tipo: tudo-ou-nada, estocástico, de equilíbrio de Wardrop, incremental ou por médias sucessivas. Diversos modelos de atribuição de tráfego de transporte coletivo são adaptações de modelos utilizados para automóveis, modificados para refletir os tempos de caminhada e de espera inerentes às redes de transporte coletivo (Bruton, 1975; Spiess e Florian, 1989). Esses modelos buscam determinar caminhos de mínimo custo (ou tempo) generalizado compostos de segmentos consecutivos cada um correspondendo a uma única linha de transporte coletivo. O tempo de espera em um ponto de embarque é o de uma das linhas que passam por esse ponto, não sendo considerados os tempos devidos às freqüências combinadas de linhas paralelas (Spiess e Florian, 1989). Outros modelos definem os caminhos como seqüências de nós de transferência, denominados rotas. Esses modelos consideram que um viajante possa escolher uma linha, dentre todas aquelas que conectam diretamente dois nós de transferência (Le Clercq, 1972 apud De Cea et al., 1988), ou de um subconjunto destas, ao considerar também seus tempos de viagem (Chirqui, 1974 apud De Cea et al., 1988). De Cea e Bunster (De Cea et al., 1988), Spiess e Florian (1989) e De Cea e Fernández (1989) desenvolveram modelos de programação matemática que utilizam a noção de estratégia, introduzida por Spiess (Spiess, 1983 apud De Cea

18 133 et al., 1988), definida como um conjunto de regras que permitam atingir, a partir da origem, o destino desejado. Uma estratégia pode ser composta de uma ou mais rotas. De Cea e Fernández (1993) e Wu, Florian e Marcotte (1994) estenderam esses modelos para uso em situações de congestionamento na rede de transporte público. Em ambos casos, isso é feito por meio de uma relação custo generalizado-fluxo, ao invés de um valor fixo de custo, para cada ligação (do tipo espera ou embarcado) da rede. Os modelos de atribuição fazem o carregamento das viagens na rede de transporte, baseado num conjunto de regras ou princípios, obtendo como principal resultado o fluxo em cada ligação. Ao contrário dos modelos descritos anteriormente (pertinentes ao Procedimento Demanda), não existe um procedimento padrão para sua calibração que garanta que este estádio reproduza, o mais próximo possível, as observações, em geral, o fluxo de tráfego em cruzamentos. De fato, nenhum modelo de atribuição de tráfego reproduz essas observações com exatidão. O que importa é que o modelo seja robusto o suficiente para poder ser utilizado na avaliação de alternativas nos planos estratégico ou tático (Ortúzar e Willumsen, 1990). Os principais objetivos dos modelos de atribuição de tráfego são: obter boas medidas agregadas para a rede, por exemplo, o faturamento de cada serviço de transporte público; estimar o custo de viagem entre cada par de zonas (essa informação é utilizada por diversos modelos pertinentes ao Procedimento Demanda); obter, com alguma precisão, os fluxos nas ligações e identificar pontos de congestionamento; Os modelos de atribuição de tráfego têm como objetivos secundários: estimar as rotas utilizadas entre cada origem-destino; analisar quais pares origem-destino utilizam determinada rota ou ligação;

19 134 identificar pontos de cruzamento de movimentação significativa. Apesar das diferenças conceituais entre os diversos tipos de modelos de atribuição de tráfego de transporte coletivo apresentados, as necessidades de informação requeridas são, na essência, as mesmas. A construção de rotas e estratégias requeridas pelos modelos mais elaborados resultam da análise da própria rede de transporte coletivo não havendo necessidade de nenhuma informação adicional. As necessidades de informação, resultantes dos modelos de atribuição de viagens, na rede de transporte, pesquisados, podem ser classificadas em três tipos: infra-estrutura e oferta de transportes, demanda por viagens e desempenho, resumidos a seguir. As informações do tipo Infra-Estrutura e Oferta de Transportes incluem: - redes de transportes representadas pelas suas ligações (links). Cada ligação é caracterizada pela sua feição (coordenadas dos vértices que a define), tipo de ligação (real, simplificada ou de simulação), tipo (viário, acesso a pé, espera, transferência, pedágio, etc.) e a relação tempo-fluxo (e/ou custo-fluxo). No caso de ligação real o logradouro correspondente e se existe restrição ao tráfego (sem restrição, via segregada, via exclusiva, etc.). Para cada ligação do tipo simplificada, a lista das ligações reais representadas por ela; - órgãos gestores de transporte coletivo, seus sistemas (ônibus municipal, ônibus intermunicipal, metrô, trem, etc.) e as linhas de cada sistema. Para cada linha de transporte coletivo, seu código, seus dados operacionais: lista de períodos (horários inicial e final) e respectivas freqüências (número de partidas), e seus itinerários (seqüência de ligações e localização de pontos de embarque e desembarque), segundo cada direção; - tarifas de cada sistema, segundo a faixa de distância e tabelas com desconto para cada combinação de sistemas utilizados.

20 135 As informações do tipo Demanda de Viagens incluem: - para cada par de Zonas, o número de viagens por tipo (base domiciliar ou base não domiciliar), modo (a pé, auto ou coletivo) e período do dia (pico da manhã ou da tarde, ou fora dos picos); As informações do tipo Desempenho incluem: - para cada ligação, modo e período do dia: o fluxo de veículos e/ou pessoas, a velocidade média e a taxa de ocupação média (pessoas por veículo); As informações requeridas para os modelos de atribuição de viagens pesquisados neste item representa um maior detalhamento daquelas já indicadas por Thomson (1983), para os estádios de planejamento Análise e Desempenho, e por Taylor et al (1992). As necessidades de informação do tipo Demanda de Viagens são na essência as mesmas para os modelos do tipo Demanda pesquisados, vistos anteriormente Necessidades de Informação com base em modelos correspondentes aos Procedimentos Demanda-Desempenho e Perspectivas Estratégica ou Tática Modelo de Divisão Modal e Atribuição Simultâneas Ortúzar e Willumsen (1990) indicam como exemplo um modelo de programação matemática que combina divisão modal e atribuição de tráfego a partir do número de viagens entre cada origem e destino (resultantes de um modelo de distribuição de viagens) e da oferta de transporte (rede de transporte com as relações custo-fluxo de suas ligações e os serviços de transporte coletivo oferecidos), pois há necessidade de calcular o custo ponderado entre transporte particular e coletivo entre cada par origem-destino a partir de caminhos alternativos (seqüência de ligações) construídos e analisados durante o processo.

21 136 Modelo de Distribuição, Divisão Modal e Atribuição Simultâneas Florian e Nguyen (1978) desenvolveram um modelo de programação matemática que combina distribuição de viagens, divisão modal e atribuição de tráfego, a partir do número de viagens com origem e do número de viagens com destino em cada zona (resultantes de um modelo de geração de viagens) e da oferta de transporte (para cálculo dos tempos de viagens entre pares de zonas por transporte público, assumido independente do volume de tráfego, e do custo generalizado nas ligações, em função do volume de tráfego). O modelo necessita também do número de viagens por modo de transporte entre cada origem e destino em um período de referência (ano base) para sua calibração. Modelo de Geração, Distribuição, Divisão Modal e Atribuição Simultâneas Safwat e Magnanti (1988) desenvolveram um modelo denominado Simultaneous Transportation Equilibrium Model STEM de programação matemática que combina geração e distribuição de viagens com divisão modal e atribuição de tráfego. O modelo permite utilizar dados sócio-econômicos que possuem efeito sobre a produção e/ou a atração de viagens. A oferta de transporte é necessária também para o cálculo da acessibilidade e os custos generalizados das alternativas de caminhos (multimodais) construídos e analisados durante o processo. O modelo necessita do número de viagens com origem e do número de viagens com destino em cada zona em um período de referência para sua calibração. 6.3 Modelo Descritivo Derivado As necessidades de informação indicadas por Thomson (1983) e Taylor et al. (1992), e detalhadas segundo os Necessidades de Informaçãode modelos correspondentes aos Procedimentos Demanda, Desempenho e Demanda-Desempenho, resultantes do levantamento acima, podem ser classificadas em: Sócio-Econômicas e Físico-Territoriais, Demanda de Viagens, Infra-Estrutura e Oferta de Transportes e Desempenho.

22 137 As necessidades de informação apresentadas a seguir correspondem ao menor nível de agregação exigido dentre os modelos pesquisados: indivíduo pertencente a um domicílio, domicílio ou zona. As informações do tipo Sócio-Econômicas e Físico-Territoriais incluem: unidades residenciais pesquisadas e suas características: tipo (vertical ou horizontal), tipo de ocupação (desocupada, unifamiliar, multifamiliar) e localização geográfica; os domicílios de cada residência (famílias) e suas características: renda disponível e número de automóveis; os membros de cada domicílio e suas características: idade, habilidade para dirigir, tipos de atividade (nenhuma ou estudante, industria, comércio ou serviços) e renda; unidades não residenciais pesquisadas e suas características: tipo (vertical ou horizontal), tipo de ocupação (desocupada, uma empresa, múltiplas empresas) e localização geográfica; os estabelecimentos (não residenciais) de cada unidade pesquisada e suas características: tipo de atividade (indústria, comércio ou serviços), área do terreno, área coberta, número de empregos e número de matrículas por grau (para estabelecimentos de ensino); sistemas de zoneamento, as zonas de cada sistema de zoneamento e suas características: código, contorno (coordenadas dos vértices que definem seu perímetro), distância ao centro (de negócios), área residencial, área ocupada por tipo de atividade econômica, número de unidades residenciais (por tipo) e número de estabelecimentos (por tipo). As informações do tipo Demanda de Viagens incluem: para cada indivíduo de cada domicílio pesquisado, o número de viagens por origem e destino (localização geográfica), base (domiciliar ou não domiciliar), combinação de motivos (trabalho, negócios, estudo, compras, etc.), combinação de modos (a pé, auto, ônibus, trem, etc.), tipo de dia (útil, Sábado, Domingo, feriado, etc.) e período (hora-pico, pico da manhã ou da tarde, fora dos picos, etc.);

23 138 para cada estabelecimento (não residencial) pesquisado, o número de viagens por origem e destino (localização geográfica), base (base domiciliar ou base não domiciliar), combinação de motivos (trabalho, negócios, estudo, compras, transporte de bens e mercadorias, etc.), combinação de modos (a pé, auto, ônibus, trem, caminhão, etc.), tipo de dia (útil, Sábado, Domingo, feriado, etc.) e período (hora-pico, pico da manhã ou da tarde, fora dos picos, etc.); As informações do tipo Infra-Estrutura e Oferta de Transportes incluem: redes de transportes representadas pelas suas ligações (links). Cada ligação é caracterizada por uma origem e um destino (coordenadas geográficas), tipo de ligação (real, simplificada ou de simulação), tipo (viário, acesso a pé, espera, transferência, pedágio, etc.) e a relação tempo-fluxo. No caso de ligação real o detalhamento do seu traçado (as coordenadas dos demais vértices), o logradouro correspondente e se existe restrição ao tráfego (sem restrição, via segregada, via exclusiva, etc.). Para cada ligação do tipo simplificada, a lista das ligações reais representadas por ela; estacionamentos e suas características: localização geográfica ou ligação, capacidade, horário de funcionamento e tarifas; órgãos gestores de transporte coletivo, seus sistemas (ônibus municipal, ônibus intermunicipal, metrô, trem, etc.) e as linhas de cada sistema. Para cada linha de transporte coletivo, seu código, seus dados operacionais: lista de períodos (horários inicial e final) e respectivas freqüências (número de partidas), e seus itinerários (seqüência de ligações e localização de pontos de embarque e desembarque), segundo cada direção; tarifas de cada sistema, segundo a faixa de distância e tabelas com desconto para cada combinação de sistemas utilizados.

24 139 Além disso, deve-se poder diferenciar as informações dos tipos descritos acima segundo o cenário (real ou simulado / fonte dos dados e período a que se refere). As informações do tipo Desempenho incluem: para cada ligação, modo e período: o fluxo de veículos e/ou pessoas, a velocidade média e a taxa de ocupação média (pessoas por veículo); para cada estacionamento: a taxa de ocupação e o tempo de permanência médios; para cada ligação ou cruzamento o número de acidentes com vítimas; para cada trecho de cada viagem de cada indivíduo de cada domicílio: origem e destino (localização geográfica), tempo de acesso ao ponto (transporte público) ou ao estacionamento (transporte particular), tempo de espera no ponto (transporte público), tempo em movimento (todos), tempo de espera para estacionar e custo de estacionamento (transporte particular), distância percorrida (transporte particular ou a pé), tarifa paga (transporte público) e pedágio (transporte particular); para cada viagem de cada indivíduo de cada domicílio: o instante do início e o tempo de egresso do ponto (transporte público) ou estacionamento (transporte particular); para cada trecho de cada viagem produzida por cada estabelecimento: origem e destino (localização geográfica), tempo de acesso ao ponto (transporte público) ou estacionamento (transporte particular), tempo de espera no ponto (transporte público), tempo em movimento (todos), tempo de espera para estacionar e custo de estacionamento (transporte particular), distância percorrida (transporte de bens/mercadorias, transporte particular ou a pé), tarifa paga (transporte público) e pedágio (transporte de bens/mercadorias ou transporte particular); para cada trecho de cada viagem produzida por cada estabelecimento: o instante do início e o tempo de egresso do ponto (transporte público) ou estacionamento (transporte particular);

25 140 Assim como para os demais tipos de informação indicados acima, deve-se poder diferenciar as informações segundo o cenário. No caso específico das informações do tipo Desempenho para as ligações, pode haver um grande número de tipos de período, por exemplo: em um determinado ano, em um determinado mês, numa determinada data, num determinado dia da semana de um ano, no pico da manhã, na hora-pico, nos entre-picos, no pico da tarde, das 10:00 às12:00, etc. As necessidades de informação acima referem-se ao menor nível de agregação requerido pelos modelos pesquisados. Entretanto, para facilitar o acesso às mesmas por aplicações que trabalham com níveis maiores de agregação (domicílio ou zona), as necessidades de informação em níveis mais agregados são apresentadas a seguir. A separação das duas listas é pelo fato da segunda representar redundância de dados em relação à primeira. As informações do tipo Sócio-Econômicas e Físico-Territoriais adicionais incluem: para os domicílios de cada residência (famílias) as características: renda domiciliar, número de pessoas com habilidade para dirigir, número de pessoas por faixa etária, setor de atividade, grau (estudantes) e faixa de renda; para as zonas de cada sistema de zoneamento as características: população por faixa etária, número de domicílios por faixa de renda e posse de automóvel, renda média familiar, número de pessoas empregadas por setor de atividade, número de estudantes por grau, número de empregos por setor de atividade, número de matrículas por grau e número de automóveis; As informações do tipo Demanda de Viagens adicionais incluem: para cada domicílio pesquisado, o número de viagens por origem e destino (localização geográfica), base (domiciliar ou não domiciliar), combinação de motivos (trabalho, negócios, estudo, compras, etc.), combinação de modos (a pé, auto, ônibus, trem, etc.), tipo de dia (útil,

26 141 Sábado, Domingo, feriado, etc.) e período (hora-pico, pico da manhã ou da tarde, fora dos picos, etc.); para cada zona, o número de viagens geradas e distribuídas por destino (zona), base ( domiciliar ou não domiciliar), combinação de motivos (trabalho, negócios, estudo, compras), combinação de modos (a pé, auto, ônibus, trem, caminhão, etc.) e período (hora-pico, pico da manhã ou da tarde, ou fora dos picos); As informações do tipo Desempenho adicionais incluem: para cada trecho de cada viagem de cada domicílio: localização geográfica, tempo de acesso ao ponto (transporte público) ou ao estacionamento (transporte particular), tempo de espera no ponto (transporte público), número de transferências (entre veículos), tempo em movimento (todos), tempo de espera para estacionar e custo de estacionamento (transporte particular), distância percorrida (transporte particular ou a pé), tarifa paga (transporte público) e pedágio (transporte particular); para cada zona: o custo médio de estacionamento e o tempo médio para estacionar; para cada par de zonas origem e destino: distância geográfica, distância e tempo de viagem por modo, tempos totais de acesso e egresso a pé e de espera nos pontos, número de transferências, tarifas totais pagas e pedágios. 6.4 Análise da Estabilidade Temporal das Informações O estudo acima sobre modelos matemáticos, utilizados em planejamento estratégico e tático de transportes, revelou que de fato esses são voláteis, isto é, são utilizados, em épocas e locais diferentes, mais de um modelo para uma mesma finalidade. Como resultado, há uma grande diversidade de modelos, principalmente, se considerarmos os diferentes escopos possíveis: Demanda, Desempenho e/ou Localização de Atividades. A diversidade é ainda maior se

27 142 considerarmos também modelos mentais não formais utilizados para a análise de alternativas. A análise das necessidades de dados, feita anteriormente neste capítulo, considerou inicialmente as necessidades de informação indicadas em dois trabalhos de abrangência mundial realizados em épocas diferentes (Thomson, 1983 e Taylor et al. 1992). Nenhum desses trabalhos associa necessidades de informação a quaisquer modelos formais matemáticos. Uma análise comparativa, feita neste capítulo, verificou que as necessidades de informação são essencialmente as mesmas. Em seguida, essas necessidades de informação foram confrontadas com aquelas resultantes da pesquisa de modelos formais matemáticos utilizados em planejamento estratégico e tático de transportes, nos últimos 40 anos. Os Procedimentos considerados nessa análise foram: Demanda e/ou Desempenho e as Perspectivas consideradas foram a Estratégica e/ou a Tática. As diferenças observadas nas necessidades de dados, dos diferentes modelos, foi muito menor do que a dos modelos em si. Dessa forma foi possível elaborar, a partir dos levantamentos das necessidades de informação, um Modelo Descritivo de dados. Pode-se afirmar que as informações descritas atenderiam às necessidades de um grande número de modelos que possam ser desenvolvidos, para as mesmas finalidades (Procedimentos Demanda e/ou Desempenho). 6.5 Modelo Conceitual Proposto Este sub-item corresponde à segunda fase do processo de modelagem (de estruturação das informações) cujo resultado é um Modelo Conceitual, o Modelo de Objetos e Relacionamentos (MOR), proposto por Embley (1998), e introduzido no capítulo da Revisão da Literatura Informações Sócio-Econômicas e Físico-Territoriais Como pode-se ver no diagrama da Figura 6.1, uma Unidade Residencial está associada a uma Localização (geográfica) e pode ser do Tipo horizontal ou

28 143 vertical. Uma Unidade Residencial está em constante transformação e por isso mesmo deve-se poder distinguir entre seus diferentes estados (cenários), reais ou simulados, ao longo do tempo. A estrutura detalhada do objeto Cenário é indicada na Figura 6.2. Em cada Cenário, uma Unidade Residencial pode estar desocupada, ocupada (por uma família), ou com ocupação múltipla (mais de uma família). Para as Unidades Residenciais ocupada e com ocupação múltipla, correspondem respectivamente um ou mais Domicílios naquele Cenário. Cada Domicílio está associado a um determinado Número de Automóveis e de Pessoas com Habilidade para Dirigir, uma certa Renda Domiciliar e também uma Renda Domiciliar Disponível. É possível determinar o Número de Pessoas em função do Tipo de Atividade (cuja estrutura detalhada encontra-se na Figura 6.2, da Faixa Etária e da Faixa de Renda. Cabe observar que, neste Modelo, um Tipo de Atividade pode ser nenhum, um determinado Grau de escola a que o indivíduo freqüenta ou um Setor de Atividade: Indústria, Comércio ou Serviços. Cada Domicílio está associado a um ou mais Indivíduos, a cada qual corresponde uma Idade, um ou mais Tipos de Atividade e Habilidade (ou não) para Dirigir. No diagrama da Figura 6.1, uma Unidade Não Residencial está associada a uma Localização (geográfica) e pode ser do Tipo horizontal ou vertical. Uma Unidade Não Residencial está em constante transformação e por isso mesmo deve-se poder distinguir entre seus diferentes estados (cenários), reais ou simulados, ao longo do tempo. Em cada Cenário registrado, uma Unidade Residencial pode estar desocupada, ocupada (por um estabelecimento), ou com ocupação múltipla (mais de um estabelecimento). Na Figura 6.1, a classe Localização está representada por um retângulo colorido para indicar que a mesma não está sendo integralmente indicada (veja Figura 6.2).

29 144 TIPO UNIDADE RESIDENCIAL LOCALIZAÇÃO DOMICÍLIO o ( UNIDADE RESIDENCIAL, CENÁRIO ) CENÁRIO NÚMERO DE AUTOMÓVEIS RENDA DOMICILIAR ( DOMICÍLIO, TIPO DE ATIVIDADE, FAIXA DE RENDA, FAIXA ETÁRIA ) o NÚMERO DE PESSOAS RENDA DISPONÍVEL DOMICÍLIO NÚMERO DE PESSOAS PESSOAS COM HABILIDADE PARA DIRIGIR TIPO DE ATIVIDADE, FAIXA DE RENDA, FAIXA ETÁRIA IDADE HABILIDADE PARA DIRIGIR TIPO DE ATIVIDADE INDIVÍDUO RENDA TIPO UNIDADE NÃO RESIDENCIAL LOCALIZAÇÃO ESTABELECIMENTO o ( UNIDADE NÃO RESIDENCIAL, CENÁRIO ) CENÁRIO ÁREA DO TERRENO ( ESTABELECIMENTO, GRAU ) o NÚMERO DE MATRÍCULAS ÁREA CONSTRUÍDA NÚMERO DE EMPREGOS ESTABELECIMENTO NÚMERO DE MATRÍCULAS GRAU SETOR DE ATIVIDADE Figura 6.1 Unidades Residenciais, Domicílios e Indivíduos