TRANSIG: SISTEMA DE APOIO À DECISÃO PARA PLANEJAMENTO DE TRANSPORTE URBANO

Transcrição

1 TRANSIG: SISTEMA DE APOIO À DECISÃO PARA PLANEJAMENTO DE TRANSPORTE URBANO Edson Luiz França Senne UNESP/FEG Universidade Estadual Paulista Departamento de Matemática - Campus de Guaratinguetá, SP Edgard Dias Batista Jr. UNESP/FEG Universidade Estadual Paulista Departamento de Produção - Campus de Guaratinguetá, SP Renan Kirihata UNESP/FEG Universidade Estadual Paulista Campus de Guaratinguetá, SP ABSTRACT This work presents a system developed as a decision support tool for the analysis and planning of urban transportation networks. The system implements a new methodology to evaluate the performance of transport systems which is based on a penalized cost concept which combines the cost and the time necessary to satisfy all the transportation demand, penalized by some evaluation factors associated to the travel time, the number of transshipments, the passengers' comfort, the demand satisfaction level, the number of travels without passengers and the length of the transportation network itself. The application of this system in a study of the public transport system of Guaratinguetá city is also presented. Keywords: Decision Support Systems, Transportation Planning, Geographical Information Systems. 1. INTRODUÇÃO Um planejador de transportes urbanos, ao considerar as diversas possibilidades de utilização do sistema viário e as diferentes tecnologias e modos de transporte, dispõe de várias alternativas para satisfazer a demanda por deslocamentos entre as regiões de uma cidade. Muitas vezes, por falta de uma boa ferramenta, o planejador de transporte limita-se a apresentar um conjunto de alternativas viáveis, descrevendo suas características, vantagens e desvantagens (Wright and Ashford, 1989). Evidentemente, o planejamento de transportes não é de fácil formulação pois, além de envolver objetivos muitas vezes conflitantes de usuários e operadores, envolve um conjunto de indicadores interrelacionados para as diversas alternativas viáveis de solução. Dada a complexidade do problema, é interessante que os profissionais em planejamento de transportes disponham de boas ferramentas para auxiliar na avaliação do desempenho das diferentes alternativas de sistemas de transporte. Especialmente no caso do transporte urbano de passageiros, a disponibilidade de ferramentas que facilitem o

2 planejamento é importante pois irá permitir prever o comportamento de sistemas de transporte sob diferentes condições e assim, analisar o impacto de possíveis projetos no congestionamento, na poluição ambiental, na economia, na qualidade de vida das pessoas. Para órgãos públicos, é importante que o planejamento seja feito da forma mais minuciosa possível, dado o longo período de tempo requerido para implementar mudanças no sistema de transporte de uma cidade. A disponibilidade de um sistema de apoio à decisão, neste caso, parece ser imprescindível, para permitir que a solução a implementar seja bem criteriosa. Um sistema de apoio à decisão para planejamento de transporte urbano de passageiros necessita não apenas de algoritmos eficientes, mas de interfaces de visualização de alta qualidade, interatividade e possibilidade de utilização de bases de dados geo-referenciados. Isto pode ser obtido utilizando-se um SIG Sistema de Informações Geográficas (Fischbeck, 1994). Um SIG pode permitir ao planejador de transporte, visualizar facilmente as diversas alternativas de solução, tomar decisões rapidamente, considerando, por exemplo, alternativas que considerem fatores adequados para aquele contexto, como condições políticas e sócio-econômicas. Portanto, a vantagem em usar um SIG para a análise de sistemas de transporte está na possibilidade de associar a cada nó, arco ou polígono de arcos da rede viária um conjunto de atributos como características econômicas e populacionais que de outra maneira não estaria disponível para a análise. O presente trabalho apresenta o sistema TRANSIG, desenvolvido como uma ferramenta para o planejamento de transporte urbano de passageiros. Este sistema dispõe das funcionalidades de um Sistema de Informações Geográficas e utiliza algoritmos que, além de determinarem o itinerário das linhas viáveis e o conjunto de possíveis trajetos entre as diferentes regiões de uma cidade, permitem a avaliação do desempenho de redes de transporte coletivo com base em determinados indicadores. Apresenta-se, também, os resultados de uma aplicação do sistema TRANSIG no estudo do sistema de transporte coletivo da cidade de Guaratinguetá, SP. 2. AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO DE SISTEMAS DE TRANSPORTE O uso de indicadores para a avaliação de sistemas de transporte ocorre em vários trabalhos relatados na literatura (Faria e Novaes, 1991; Arezki et al., 1991; Cardoso e Pinheiro, 1993; Ortúzar and Willumsen, 1994; Arruda, 1995; Aragão, 1995; Alves, 1995; Ramos, 1997; Figueiredo e Gartner, 1999). Em geral, as variáveis consideradas na determinação de um índice de desempenho de uma rede de linhas de transporte coletivo estão associadas aos seguintes indicadores: rapidez, acessibilidade, custo, transbordo, conforto, confiabilidade, segurança, atendimento à demanda, ocorrência de viagens sem passageiros, e tamanho da rede de linhas. Evidentemente, um índice de desempenho de redes de linhas será considerado tanto melhor quanto mais variáveis, relacionadas com os indicadores apresentados acima, levar em consideração, embora isso implique na necessidade da obtenção de um elevado volume de dados, muitos dos quais de natureza complexa. O índice de desempenho considerado no sistema TRANSIG emprega os seguintes indicadores (Batista Jr. e Senne, 2000): Rapidez, medido pelo tempo necessário para a realização dos deslocamentos; Acessibilidade, traduzida pela coincidência dos itinerários com os desejos dos usuários e medida pela facilidade dos usuários alcançarem os destinos pretendidos;

3 Custo, valor necessário para transportar os usuários; Transbordo, quantidade de trocas de linhas necessárias para a realização dos deslocamentos; Conforto, medido pela densidade de ocupação (quantidade de passageiros viajando em pé por área útil); Atendimento à demanda, levando-se em conta a possibilidade de demanda não atendida; Ocorrência de viagens sem passageiros, típicamente relacionadas com os deslocamentos de ida e volta para a garagem; Tamanho da rede de linhas: quantidade de linhas da rede de transporte. O índice de desempenho da rede (IDR) de linhas de transporte urbano de passageiros, entretanto, não é a única informação importante possível de ser obtida com o sistema TRANSIG. Várias outras informações, essenciais para o planejamento de transporte urbano, também são possíveis de serem obtidas, tais como: geração de viagens de uma região de origem e de geração de viagens para uma região de destino; distribuição futura de viagens entre as diferentes regiões de uma cidade, a partir dos resultados de uma pesquisa Origem-Destino; índice para a análise de emissão de poluentes (na forma de fumaça preta) por parte de ônibus urbanos; índice de importância do sistema de transporte urbano de passageiros nas emisões de gases de efeito estufa, principalmente dióxido de carbono (CO 2 ); intervalos entre partidas (headways mínimo, máximo e médio), nos horários de pico e entre-picos, da rede de linhas de transporte público; índice de passageiros por km médio da rede; demanda total, total de viagens a partir de transbordos, demanda não atendida da rede; custo penalizado da rede (CPR). 3. O SISTEMA TRANSIG O sistema TRANSIG corresponde à implementação da metodologia de avaliação de sistemas de transporte urbano apresentada na seção anterior. O sistema dispõe de interface gráfica e utiliza recursos do sistema de informações geográficas MapObjects (ESRI, 1996). Como uma ferramenta de análise e planejamento, além das informações apontadas anteriormente, o sistema possibilita ainda: verificar a existência de caminhos naturais entre as diferentes regiões da cidade; construir uma rede de linhas viáveis; determinar o conjunto de trajetos possíveis; determinar o carregamento por linha nos períodos de pico e entre-picos, tanto em termos absoluto (total de passageiros transportados), como relativo (percentual); determinar o índice de ocupação por região do itinerário de cada linha, nos períodos de pico e entre-picos; determinar a parcela do CPR correspondente a cada linha; determinar uma divisão em lotes de linhas, considerando-se o carregamento de passageiros, a parcela correspondente ao CPR ou outra qualquer variável de interesse; comparar diferentes alternativas de redes de linhas, na tentativa de se encontrar uma rede de mais baixo custo.

4 A interface principal do sistema (figura 1) dispõe das diversas opções de uso do sistema, dentre: entrada de dados (tais como: parâmetros de uma determinada rede de linhas de transporte urbano, matrizes origem-destino, e informações sobre caminhos naturais), barras de ferramentas (com botões para tratamento de mapas e de camadas de informação gráfica, exibição de informações sobre linhas de transporte, regiões e estatísticas, dentre outros), e visualização de resultados (como os índices de desempenho da rede de linhas, conforme discutido anteriormente). Entretanto, percebe-se que a parte principal da interface corresponde à área de visualização de mapas e dados geo-referenciados. Essa característica essencial a uma boa ferramenta de análise e planejamento permite, por exemplo, que o carregamento de uma linha de ônibus em termos do total de passageiros transportados possa ser visualizada graficamente, apresentanto os diversos trechos da linha em gradações de cores associadas a faixas de valores correspondentes a números de pessoas. Fig. 1 Interface principal do sistema TRANSIG Caso a análise necessite de um nível de detalhamento maior da área em estudo, pode-se fazer uso dos recursos de zoom presentes no sistema, conforme ilustra a figura UMA APLICAÇÃO PARA A CIDADE DE GUARATINGUETÁ O sistema TRANSIG mostrou sua utilidade em um estudo realizado sobre o sistema de transporte urbano de passageiros da cidade de Guaratinguetá, SP, em que considerou-se a possibilidade da divisão da rede de linhas em lotes equivalentes em relação à demanda atendida ou ao custo penalizado da rede. No estudo foram utilizados dados obtidos a partir de uma pesquisa origem-destino realizada recentemente nessa cidade (Batista Jr. e Senne, 1999).

5 Fig. 2 Visão detalhada de parte da região urbana Para o estudo dividiu-se a cidade em 30 regiões, conforme ilustra a figura 3, onde as gradações de cores correspondem a faixas de valores de densidade populacional. Fig. 3 Divisão da cidade em regiões As figuras a seguir mostram um dos conjuntos de parâmetros utilizados no estudo e os resultados correspondentes a tal rede de linhas de transporte urbano, identificando,

6 dentre outros valores, o índice que mede o desempenho da rede, o qual varia numa escala de 0 (péssimo) a 1 (ótimo). Fig. 4 Parâmetros utilizados para caracterizar uma rede de linhas de transporte Fig. 5 Resultados sobre o desempenho da rede de transporte Com o sistema TRANSIG, portanto, é possível a realização de simulações para diversas configurações de rede, comparando-as com base nos resultados exibidos na figura 5. É possível também, com a finalidade de estudar a influência de cada um dos indicadores de desempenho na determinação do CPR e do IDR, realizar experimentos considerando valores de importância específicos para cada um dos indicadores individualmente, numa

7 escala que varia de 0 (nenhuma importância, ou seja, desconsiderar o indicador) a 1 (importância muito grande). 5. CONCLUSÃO A importância e as dificuldades associadas ao planejamento de transporte urbano são bem conhecidas e bastante relatadas na literatura. Como se trata de problema complexo, envolvendo diversas possibilidades de solução, é interessante dotar os profissionais em planejamento de transportes de ferramentas que facilitem a análise do problema e das diferentes alternativas de solução. É reconhecidamente importante que tais ferramentas disponham de interface gráfica com o usuário. Além disso, como a análise de uma cidade com vista ao planejamento de transporte pode fazer uso de um conjunto amplo de informações que podem ser eficientemente obtidas através de técnicas de sensoriamento remoto (como mapas de uso do solo urbano), além de outras informações, como a caracterização sócio-econômica da população residente e a caracterização da rede viária, é importante que tais informações possam ser indicadas com precisão, para que uma solução apresentada seja a mais realista possível. O emprego de funcionalidades presentes em sistemas de informações geográficas permite que este conjunto amplo de informações esteja disponível ao processo de análise e tomada de decisão. Com isto em mente, vem-se desenvolvendo o sistema TRANSIG, uma ferramenta de apoio à decisão para planejamento de transporte urbano de passageiros. A utilidade de tal ferramenta já ficou demonstrada na análise do desempenho de redes de transporte coletivo urbano da cidade de Guaratinguetá, SP. O sistema TRANSIG vem sendo desenvolvido junto ao projeto temático de equipe ARSIG2 Sistemas de Apoio à Decisão usando Redes e Sistemas de Informações Geográficas, financiado pela FAPESP, que visa desenvolver ferramentas úteis para a solução de diversos problemas relativos à análise de redes urbanas. Mais informações sobre este projeto podem ser obtidas em AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à FAPESP Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo pelo apoio financeiro recebido (processos 99/ e 00/ ). REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALVES, G.B. Qualidade no Transporte Coletivo Urbano Ônibus. Dissertação de Mestrado em Transportes Urbanos, Departamento de Engenharia Civil, Universidade de Brasília, DF, ARAGÃO, J.J.G. Avaliação do Desempenho no Transporte Público e seu Incentivo: Problemas, Discussões e Experiências. Anais do X Congresso Nacional de Transportes Públicos, ANTP, São Paulo, SP, AREZKI, Y.; CHADWICH, N.; WILLUNSEN, L. Congestions, Evaluation and Equilibrium: Some Empirical Results. Proceedings of PTRC Summer Annual Meeting, 19, University of Sussex, England, 1991.

8 ARRUDA, J.B.F. Evaluation of Urban Transport Projects in Developing Countries: An Accessibility Approach. Ph.D. Thesis. Institute for Transport Studies, University of Leeds, United Kingdom, BATISTA Jr., E.D.; SENNE, E.L.F. TRANSIS: Um Novo Método para Avaliar o Desempenho de Sistemas de Transporte Urbano de Passageiros. In: Setti, J.R.A.; Cybis, H.B.B. (Eds.) Panorama Nacional da Pesquisa em Transportes 2000, Anais do 21º Congresso de Pesquisa e Ensino em Transportes, Gramado, RS, nov. 2000, p BATISTA Jr., E.D; SENNE, E.L.F. Uma Metodologia para Avaliação do Desempenho de Sistemas de Transporte Coletivo Urbano. Relatório Técnico 01/99 DPD/FEG, UNESP, Guaratinguetá, SP, CARDOSO, D.D.; PINHEIRO, M.B. Uma Nova Metodologia de Avaliação do Serviço de Transporte pelo Usuário. Revista de Transportes Públicos ANTP, 11 (44): 79-73, ESRI. Building Applications with MapObjects. Environmental Systems Research Institute, Inc., Redlands, CA, FARIA, C.A.; NOVAES, A.G.N. Avaliação do Nível de Serviço do Transporte Coletivo Urbano: Um Enfoque Multivariado. Anais do VI Congresso de Pesquisa e Ensino em Transportes, ANPET, 1991, p FIGUEIREDO, A.; GARTNER, I.R. Planejamento de Ações de Gestão pela Qualidade e Produtividade em Transporte Urbano. Ed. Makron Books, São Paulo, SP, FISCHBECK, P. GIS: More than a Map. OR/MS Today, 42-45, aug ORTÚZAR, P.H.; WILLUMSEN, L.G. Modelling Transport. Chichester, England, John Wiley & Sons, Chichester, England, RAMOS, R.E.B. Uma Estratégia de Política Regulatória para Promoção da Qualidade e da Competição no Transporte Público Urbano no Brasil. Tese de Doutorado em Engenharia de Produção, COPPE, UFRJ, Rio de Janeiro, RJ, WRIGHT, P.H.; ASHFORD, N.J. Transportation Engineering: Planning and Design. New York, NY, John Wiley & Sons, 1989.