Sistema inteligente de controle de tráfego de Santo André

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1 TRÂNSITO URBANO AN P Sistema inteligente de controle de tráfego de Santo André Klinger Luiz de Oliveira Sousa Secretário de Serviço e Trânsito - SSM de Santo André - SP klosousa@santoandre.sp.gov.br Epeus Pinto Monteiro Arquiteto, diretor do Departamento de Serviços de Trânsito - DST epmonteiro@santoandre.sp.gov.br Carlos Rambaiolle Engenheiro, gerente de sinalização do DST Edilson Factori Arquiteto, gerente de projetos do DST Agenor Cremonese Jr. Engenheiro, assistente de diretoria do DST Sergio Ejzenberg Engenheiro, consultor A cidade de Santo André - SP conta com uma frota registrada de veículos. Seu sistema viário, porém, é utilizado como interligação entre municípios da Região Metropolitana de São Paulo, dobrando a frota circulante com os veículos oriundos principalmente de São Paulo, São Bernardo do Campo, São Caetano do Sul, Diadema e Mauá. O trânsito, sob a coordenação do Departamento de Serviços de Trânsito - DST da Secretaria de Serviços Municipais - SSM, é também fiscalizado pela Guarda Municipal - GM e pelo Pelotão de Trânsito da Polícia Militar. As viaturas de campo do DST e da GM operam com rádio-comunicação baseada em central comum, o Cotral. São 180 os cruzamentos controlados por semáforos, operando atualmente sem controle centralizado, com programação de tempo fixo com tabela horária, e apresentando os grandes óbices da caducidade dos planos semafóricos. A não centralização dos semáforos não permite a detecção de problemas de funcionamento nos semáforos e a operação de trânsito por telecomando do sistema de semáforos. Como normalmente ocorre com sistemas semafóricos de tempo fixo, a programação permanece sem atualização por longos períodos, provocando atrasos e filas desnecessárias no trânsito. Como resultado deste quadro, atualmente é difícil para o DST detectar incidentes e ter controle da operação do sistema viário, freqüente- 91 mente atuando mediante acionamento de terceiros e levando tempo, por vezes excessivo, para ter ciência e domínio de situação. SISTEMAS DE CONTROLE DE TRÁFEGO E SISTEMAS INTELIGENTES: CAPACIDADE X DEMANDA A busca da solução mais adequada para Santo André foi precedida pela análise funcional dos principais sistemas de controle de tráfego. Por clareza e para uniformidade de conceitos, cabe primeiramente definir sistema de controle de semáforos, CTA e sistema de controle inteligente de tráfego. - Sistema de controle de semáforos: é o conjunto de equipamentos de controle de semáforos, permitindo ou não centralização, atuação e multi-programação. - Controle de tráfego em área - CTA: é o sistema que, contando com o subsistema de semáforos centralizados, interage com equipes operacionais visando maximizar a capacidade de escoamento das vias. - Sistema inteligente de controle de tráfego - SIT: é um sistema que maximiza a capacidade das vias (assim como o fazem os CTAs), ao mesmo tempo em que interage diretamente com os usuários do sistema viário, manejando a demanda através de informações aos usuários condutores. Ainda que os CTAs também possam comportar subsistemas de informação aos usuários, definiu-se sistema inteligente de tráfego - SIT para explicitar o conceito de manejo simultâneo de demanda e capacidade, como sendo o diferencial de qualidade estratégica do sistema que se pretende implantar em Santo André-SP. SISTEMAS CENTRALIZADOS DE CONTROLE DE SEMÁFOROS Segundo sua forma de interação com o tráfego, os sistemas de controle coordenado e centralizado de semáforos podem ser de tempo fixo ou de tempo real. Sistemas de controle centralizado de semáforos Tempo fixo Atuados - micro-regulação Com detecção estratégica Seleção dinâmica de planos - SDP Tempo real ou responsivos A tabela acima agrupa os principais sistemas de controle semáforos, sem pretender abranger todos as múltiplas e diferentes variações existentes no mercado. 92

2 Sistemas centralizados de tempo fixo São sistemas de coordenação centralizada de semáforos operando com planos semafóricos previamente calculados off line, acionados segundo tabela horária. Esses planos definem a temporização de cada semáforo (frações de verde, entreverdes de segurança) e a operação da rede de semáforos coordenados como um todo (defasagens e tempo de ciclo da rede). Esses sistemas por vezes comportam detetores localizados para atuação ou semi-atuação em alguns cruzamentos da rede coordenada, conforme descrito a seguir: - Sistemas de tempo fixo com atuação Apesar desses sistemas operarem com tempos de verde variáveis, eles utilizam planos de tempo fixo (ciclos, verdes e defasagens) e tabela horária pré-calculados, otimizando o tráfego de cada interseção de forma individual e isolada através de atuação veicular, onde os tempos de verde são determinados em função do número de extensões dadas pelos detetores veiculares. Nestes sistemas, não existe uma técnica de análise ou de cálculo dos parâmetros de tráfego através de modelos matemáticos a serem processados pelo computador central de controle, visando a otimização de tráfego, considerando-se o conjunto de toda a área controlada. - Sistemas centralizados de tempo fixo com detecção estratégica São sistemas de tempo fixo que dispõem de detetores estratégicos de fluxo e ocupação, com função operacional de alarme de anormalidades de fluxo e ocupação, mas que não interferem diretamente na programação vigente. - Sistemas de seleção dinâmica de planos - SDP Os sistemas SDP (ou seleção automática de planos - SAP) selecionam, através da informação dos detetores, planos fixos e prédeterminados, calculados off-line. Esses planos são implementados pelo computador central de forma dinâmica e automática, em função do nível de tráfego indicado pelos detetores a cada instante. Trata-se, portanto, de uma variante do sistema tempo fixo, que não prescinde do cálculo off line dos planos de tempo fixo com tabela horária básica. Existem variações do sistema SDP que combinam atuação veicular com seleção dinâmica de planos, mas que sempre operam a partir de planos semafóricos de tempo fixo pré-calculados. Sistemas responsivos ou de tempo real Sistemas responsivos ou de tempo real calculam, em tempo real, através de modelos de simulação de tráfego, os melhores tempos de ciclo, frações de verde e defasagens para todos os controladores do sistema, com base nos dados e informações enviadas pelos detetores veiculares localizados em todas as interseções semaforizadas da área sob controle. Não são necessários planos de tráfego previamente calculados, uma vez que o computador calcula, continuamente, o melhor plano para cada momento (frações de verde, defasagens e ciclo semafórico), otimizando em tempo real o desempenho de tráfego para todo o conjunto da área controlada. Comparação entre sistemas: tempo real x tempo fixo Sistemas de tempo real têm apresentado eficiência 15% superior à dos sistemas de tempo fixo bem regulados 1 e não apresentam o problema de caducidade de programação. Essa excelência custa aproximadamente R$ ,00 por cruzamento, incluindo laços e rede de transmissão de dados - RTD própria. A vantagem de eficiência do tempo real aparece na diminuição das esperas fora de pico e na diminuição da duração do período de pico. Já o sistema de tempo fixo completo, com RTD própria e laços estratégicos de detecção e atuação, custa entre R$ ,00 e R$ ,00 por cruzamento 2. As expectativas dos usuários Nenhum sistema de controle atende a grande expectativa dos usuários, que é a eliminação dos congestionamentos. Eles continuarão ocorrendo sempre que a demanda suplantar a capacidade do sistema viário, mesmo num sistema com semáforos inteligentes em tempo real, frustrando os usuários. A segunda expectativa dos usuários é saber dos congestionamentos e escapar deles. A frustração ocorre quando faltam informações sobre incidentes e anormalidades no trânsito. O congestionamento crônico, por mais que seja irritante, acaba sendo incorporado à normalidade da rotina. Insuportável e exasperante é o congestionamento anormal, que transtorna a rotina. O usuário quer saber o que está acontecendo, para poder decidir o que fazer: prosseguir, desviar, ou cancelar compromisso e voltar. 1. Luis M. Vilanova, CET-SP. 2. ANTP. Seminário de Trânsito, agosto Kátia M. C. Mattos, Juiz de Fora - MG

3 O SISTEMA INTELIGENTE DE CONTROLE DE TRÁFEGO DE SANTO SANDRÉ - SIT A solução pretendida, tendo como condições de contorno a forte limitação orçamentária e a rapidez de implantação, deverá otimizar a gestão do trânsito como um todo e não apenas a capacidade do sistema e a temporização semafórica. Será um sistema inteligente, e não apenas um sistema com semáforos inteligentes. Um sistema que atenda às expectativas do usuário e às necessidades operacionais do DST. Assim, a opção estratégica de Santo André é a implantação de um sistema que, além das funções usuais do subsistema de semáforos centralizados e coordenados, também detecte incidentes e anormalidades, possibilitando atuação imediata da operação, com informação da situação de trânsito aos condutores, inclusive rotas alternativas de tráfego. Pretende-se, dessa forma, reorientar a própria demanda, diminuindo a velocidade de formação de congestionamentos e atendendo à expectativa do usuário de ser informado dos eventos para poder decidir, segundo sua conveniência, eventual alteração de rota. Experiências européias com sistemas de gestão de demanda apontam desvios de fluxo de 30% em resposta a mensagens veiculadas por painéis de mensagens variáveis - PMVs. Na medida em foi escolhida uma opção tecnológica mais barata, foi possível ampliar a área de cobertura geográfica do sistema. O sistema abrangerá todas as vias estruturais da cidade, permitindo manejar estrategicamente a demanda através de macro-rotas regionais. Aplicou-se o conceito de cobertura de corredores, não necessariamente de áreas fechadas. O mapa esquemático que segue anexado mostra graficamente cobertura estratégica do SIT sobre o sistema viário. Está sendo proposto o SIT de Santo André com as seguintes características: 1. Deteção de incidentes no sistema viário mediante subsistema CFTV - circuito fechado de TV com 25 telecâmeras, detetores estratégicos (fluxo/ocupação), além da detecção convencional feita pela operação de trânsito através de postos avançados de campo - PACs, e de viaturas operacionais com rádio. Também será utilizada a comunicação direta com usuários através de central de atendimento telefônico. 2. Subsistema de semáforos, com 100 cruzamentos semaforizados, operando em tempo fixo com tabela horária. A atualização dos planos semafóricos será automática e periódica, através de reprogramação sistematizada com base nos dados gerados por detetores estratégicos. Não se trata de seleção dinâmica de planos preexistentes, nem de sua micro-regulação. A arquitetura do sistema per- 95 mitirá futura transformação para tempo real, sem perda do investimento no sistema inicialmente instalado. 3. Controle e desvio orientado de fluxos de tráfego através do subsistema painéis de mensagens variáveis - PMVs com 25 painéis, orientando os usuários e indicando incidentes e alternativas, e promovendo mudanças operacionais nos tempos dos semáforos a partir da central. 4. Sistema de informações de trânsito em tempo real ao público, supletivamente aos painéis PMV, através de informação às rádios comerciais, home page na internet com informações e imagens de câmeras do sistema CFTV e informações por telefone. SUBSISTEMA DE CONTROLE SEMAFÓRICO DO SIT Foi investido menos na busca da máxima eficiência da temporização dos semáforos. A otimização do sistema de semáforos, ainda que justificável por análises econômico-financeiras de tempo de retorno do investimento, pode custar muito e produzir reduzido resultado prático e político, posto que não atende às expectativas dos usuários de eliminação de congestionamentos, nem avisa quanto às eventuais anormalidades no sistema viário. Para minimização de custos e rapidez de implantação, o subsistema de semáforos será do tipo centralizado de tempo fixo com tabela horária, com laços detetores estratégicos e de atuação. Será possível adensar o sistema de laços com vista à migração para a operação futura em tempo real, com mudança do software, sem troca de controladores semafóricos. Os dados dos laços detetores possibilitarão ao sistema trabalhar com atuação (micro-regulação) onde previsto, além de terem a função estratégica de atualizar os programas de tempo fixo, através de programa de atualização de planos baseado em variações consistentes de fluxos. Arquitetura do sistema Controladores locais / concentradores de área; Laços detetores estratégicos e de micro-regulação. Centro de Controle Opera os semáforos; Implementa planos acionados por tabela horária; Controla e monitora os controladores; Coleta dados de detetores estratégicos no sistema viário; Gera, off-line, novos planos de tráfego. 96

4 Facilidades do sistema Acionamento automático (r) tabela horária; Supervisão contínua de falhas; Coleta contínua de dados e ocorrências; Alteração operacional de planos através do Centro de Controle. Sistemática de atualização da programação semafórica Operação inicial com planos pré-calculados de tempo fixo e tabela horária; Coleta automática de séries históricas de fluxos de tráfego nos detetores; Verificação estatística de variações consistentes nos fluxos; Atualização de planos usando o método de Webster + Transyt/10. SUBSISTEMA CFTV DO SIT DE SANTO ANDRÉ O subsistema de CFTV será responsável pela monitoração visual do tráfego nas principais vias da cidade de Santo André, através de telecâmeras instaladas em locais selecionados, cujas imagens coloridas serão visualizadas nos monitores do Centro de Controle. Este subsistema será independente do sistema de controle dos semáforos, sob o ponto de vista funcional. Central CFTV A central CFTV estará localizada no próprio Centro de Controle do SIT de Santo André, e operará as câmeras por controle remoto, através de monitores e teclados de comando, contando também com gravadores de vídeo para no mínimo trinta horas de gravação contínua. As imagens de vídeo de todas as telecâmeras estarão disponíveis na página do DST na Internet, num mapa com a localização de todas as telecâmeras. Ao clicar sobre qualquer telecâmera, o usuário verá na tela a imagem de vídeo da telecâmera clicada. A atualização das imagens deverá ser feita a intervalos de no máximo 5 minutos. Telecâmeras As telecâmeras apresentarão imagens em tempo real, com compensação automática para tomada de imagens e sensibilidade compatível com a operação diuturna. O operador apenas excepcionalmente precisará efetuar ajuste manual de foco, quando para visualizar detalhes menores da imagem (ex. ler placa de um determinado veículo). As telecâmeras serão instaladas no alto de postes de 8 m ou 15 m de altura, e poderão girar em movimento de rotação horizontal pan e vertical tilt. 97 SUBSISTEMA PMV DO SIT DE SANTO ANDRÉ O subsistema de painéis de mensagens variáveis - PMV será responsável por um conjunto de informações dirigidas aos usuários do sistema viário, informações estas que serão enviadas do Centro de Controle. Este subsistema do SIT de Santo André será independente do sistema de controle de semáforos e do sistema de CFTV, sob o ponto de vista funcional. Central PMV O controle central dos PMV, através de computadores e software próprios, deverá permitir a perfeita comunicação entre o Centro de Controle e os painéis instalados em vias públicas, com registro das mensagens enviadas aos painéis: data, horário, o conteúdo das mensagens, além do período que a mesma esteve presente no painel (log de sistema). Os painéis e o computador da central de controle deverão possibilitar três formas de armazenamento de mensagens: pré-gravadas, semigravadas e instantâneas. As mensagens pré-gravadas serão programadas de forma horária, diária, semanal e mensal, ou enviadas através de comando. Painéis PMV Os painéis do sistema deverão apresentar mensagens alfanuméricas com fontes de caracteres fixos e pictogramas importados de banco de imagens pré-gravadas. O computador do Centro de Controle de painéis permitirá a visualização das mensagens que estão sendo veiculadas pelos painéis, podendo enviar aos painéis de mensagens informações em modo programável: intermitente, pré-programada, eventos previsíveis, mensagens institucionais etc. As mensagens transmitidas pelos painéis serão visíveis tanto de dia, como durante a noite, mesmo sob condições adversas (chuva, incidência direta do sol) e terão controle automático de luminosidade para evitar ofuscamento. O elemento luminoso a ser adotado para os painéis deverá ser o led, na forma de elementos tipo cluster (pixels), individualmente selados e protegidos contra intempérie (dispensam proteção da superfície do painel por lâmina translúcida, que pode ocasionar reflexo de raios solares). As letras terão 30 cm ou 40 cm, garantindo visibilidade e legibilidade perfeita e total a 150 metros de distância, mesmo sob chuva intensa ou sob a incidência direta de luz solar. 98

5 Os painéis serão sustentados sobre as pistas por estruturas de fixação tipo pórtico ou semipórtico. Sistema inteligente de trânsito de Santo André - SIT Mapa esquemático da cobertura geográfica CUSTO PREVISTO PARA IMPLANTAÇÃO DO SIT DE SANTO ANDRÉ O custo de implantação do SIT de Santo André, abrangendo 100 cruzamentos com semáforos e incluindo 25 painéis do sistema PMV e 25 videocâmeras do sistema CFTV, está orçado em R$ ,00, composto da seguinte forma: Descrição Valor (R$) CFTV ,00 PMV ,00 Sistema semafórico centralizado ,00 Engenharia e assistência técnica ,00 Manutenção ,00 Total ,00 Note-se que parcela significativa está sendo consumida pelos subsistemas CFTV e PMV, elementos fundamentais na arquitetura do sistema, posto que estão diretamente envolvidos no processo de manejo de demanda, efetuando detecção de incidentes e passando informação ao público