Eco-Routing. Desenvolvimento de um sistema inteligente de suporte à decisão na escolha de rotas

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Eric Aranha Morais
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1 Eco-Routing Desenvolvimento de um sistema inteligente de suporte à decisão na escolha de rotas Margarida C. Coelho 1, Jorge Bandeira 1, Tânia Fontes 1, Sérgio Pereira 1, Oxana Tchepel 2, Daniela Dias 3, Elisa Sá 3, Jorge H. Amorim 3, Carlos Borrego 3 1 Dep. Engenharia Mecânica / Centro de Tecnologia Mecânica e Automação (TEMA), Universidade de Aveiro 2 Dep. Engenharia Civil, Universidade de Coimbra 3 Dep. Ambiente / Centro de Estudos do Ambiente e do Mar (CESAM), Universidade de Aveiro Congresso ADFERSIT, 17 de outubro 2013, Estoril 1 Estrutura - Apresentação - Motivação & Objetivos - Área de estudo - Descrição metodológica - Resultados - Conclusões & Trabalho Futuro - Agradecimentos 2 1

Engenharia Mecânica / Centro de Tecnologia Mecânica e Automação (TEMA), Universidade de Aveiro 2 Dep. Engenharia Civil, Universidade de Coimbra 3 Dep.

2 Apresentação Portu gal R&D Group on Transportation Technology 3 Linhas de investigação 1. Impactes dos Sistemas de Transportes Modelação & Avaliação Integrada 2. Eco-routing 3. Avaliação de Ciclo de Vida: Materiais alternativos & Veículos de propulsão alternativa 4 2

Impactes dos Sistemas de Transportes Modelação & Avaliação

3 Motivação & Objetivos Objetivo principal do Projeto SMARTDECISION Sistema Inteligente de Suporte à Decisão de Percursos para uma Melhor Qualidade do Ar em Áreas Urbanas ( ): Desenvolvimento de um protótipo de um sistema de informação para apoio à decisão auxiliar os condutores a escolherem a rota mais apropriada para um determinado trajeto. consumos de combustível emissões de CO 2 e poluentes locais Otimização do uso das atuais infraestruturas Alvo: - Utilizadores das infraestruturas - Gestores de tráfego - Governo, centros de decisão 5 Área de estudo Área de estudo Domínio da rede: A1 N1 A29 N109 A25 Outras conexões Domínio Interurbano Domínio Urbano 6 3

4 Área de estudo MONITORIZAÇÃO DE TRÁFEGO EM ROTAS URBANAS A / 5.8 km centro 4.3 / 4.1 km N / 5.7 km A1 A2 7 Área de estudo MONITORIZAÇÃO DE TRÁFEGO EM ROTAS REGIONAIS N109 A29 A1 N1 75 km 77 km 77 km 85 km 8 4

5 Recolha de dados Descrição Metodológica Recolha de dados 222 horas de recolha de dados GPS; km Velocidade Dinâmica dos veículos Aceleração Declive Temporização dos semáforos Monitorização da temporização dos semáforos 9 Metodologia Descrição Metodológica Recolha de dados Volume de Tráfego Contagem de tráfego em 6 pontos-chave da N109 e N1 e 14 interseções chave em Aveiro. Para as restantes vias: volume de tráfego a partir de dados do INIR e do Município de Aveiro. Ponto 1 Ponto 2 Ponto 3 Ponto 4 Ponto 5 Ponto 6 Ponto 7 Ponto 8 Ponto 9 Ponto 10 Ponto 11 Ponto 12 Ponto 13 Ponto

Tráfego Contagem de tráfego em 6 pontos-chave da N109 e N1 e 14 interseções chave em Aveiro.

6 MetodologiaDescrição Metodológica Modelação de tráfego Recolha de dados Dinâmica dos veículos Temporização dos semáforos Contagem de veículos Identificação de matrizes O/D Velocidade Aceleração Declive Análise de dados Simulação dos dados Avaliação de dados estatísticos Meso escala (DTA lite) Micro escala (VISSIM) Volumes de tráfego Tempos de viagem Velocidade Modos VSP Avaliação de cenários ITS 11 MetodologiaDescrição Metodológica Modelação de tráfego (VISSIM) Avaliação: - Volumes de tráfego - Tempo de viagem - Velocidade - Modos VSP - Cenários ITS 12 6

Meso escala (DTA lite) Micro escala (VISSIM) Volumes de tráfego Tempos de viagem Velocidade Modos VSP Avaliação de cenários ITS 11

7 MetodologiaDescrição Metodológica Modelação de emissões Inputs Recolha da dinâmica dos veículos (segundopor-segundo) Recolha da distribuição de veículos Em períodos de ponta Em períodos de vazio Trafego médio diário (ADT) Distribuição dos veículos Velocidade Velocidade Por link Por link Aceleração Aceleração Por classe de veículo Declive Declive Por 24 h e.g.: Zone 0 13 Descrição Metodológica MODELAÇÃO DE CONSUMOS E EMISSÕES Definição Modo VSP VSP < <= VSP < <= VSP < <= VSP < <= VSP < <= VSP < <= VSP < <= VSP < <= VSP < <= VSP < <= VSP < <= VSP < Emissões (g/s) 12, ,000 6,000 4,000 2,000 0,160 0,140 0,120 0,100 0,080 0,060 0,040 0,020 CO NO x <= VSP < <= VSP 14 Diesel Gasolina 12, ,000 6,000 4,000 2,000 0,020 0,018 0,016 0,014 0,012 0,010 0,008 0,006 0,004 0,002 0,002 0,002 0,002 CO HC ,000 0,900 0,800 0,700 0,600 0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 0,012 0,010 0,008 0,006 0,004 0,

médio diário (ADT) Distribuição dos veículos Velocidade Velocidade Por link Por link Aceleração Aceleração Por classe de veículo Declive Declive Por 24 h e.g.

8 Metodologia Modelação de emissões Outputs Descrição Metodológica Fatores de emissão Por classe de veículo Por poluente NO x, CO, HC, PM, CO 2 Por link Algoritmo de escolha de rota Emissões Para todos os veículos Por poluente NO x, CO, HC, PM, CO 2 Por link Modelação da Qualidade do Ar 15 Metodologia Descrição Metodológica Modelação de Qualidade do Ar Input Condições meteorológicas Uso do solo Emissão de poluentes Condições fronteira WRF CAMx Output 3D campos meteorológicos (temperatura, campos de vento,..) Campos 3D de concentração de poluição do ar Campos 2D de deposição de poluição do ar 16 8

Descrição Metodológica Modelação de Qualidade do Ar Input Condições meteorológicas Uso do solo Emissão de poluentes Condições fronteira WRF CAMx

9 Resultados Velocidade e modos VSP ao longo do trajeto N109 A29 A1 N1 N109 A29 A1 N1 17 Resultados Emissões de PM, NOx, CO e HC ao longo do trajeto 18 9

10 Resultados Análise de qualidade do ar Diferença entre cenários 19 Resultados & Trabalho Futuro Desenvolvimento de uma plataforma integrada de apoio à decisão: aplicação para smartphone Ex. rotas Aveiro - Porto A1 A29 N1 N109 Tempo 47 ***** min 51 **** min 80 ** min 97 min Distância **** **** ***** Custo ***** **** **** ***** ** *** Conservação ***** **** ** ***** **** ** Incidentes ***** **** ** * Emissões CO 2 ***** **** * Emissões CO * ** ***** Emissões NOx *** **** ***** Emissões HC * * ***** Variabilidade Tempo # Singularidades A1 A29 N1 N

rotas Aveiro - Porto A1 A29 N1 N109 Tempo 47 ***** min 51 **** min 80 ** min 97 min Distância **** **** ***** Custo ***** **** **** ***** **

11 Conclusões - Seleção de eco-rota Reduções significativas de emissões A escolha da rota correta pode implicar: 20% Consumo de combustível e emissões de CO 2 ; 60% poluentes locais (CO, HC, NOx). - Existência de capacidade suficiente das infraestruturas para acolher um acréscimo adicional de tráfego - Conflito entre minimização de CO 2 e poluentes locais A definição de eco-rota nem sempre é clara. Minimização de CO 2 vs. minimização CO, HC e NOx: A1 e A29 melhor para CO 2 ; N1 e N109 melhor para CO, HC e NOx. 21 Trabalho Atual & Futuro Projeto vencedor no Innovation Contest 2013 do Instituto Europeu de Patentes: Jorge Bandeira (Aluno de Doutoramento do DEM-UA) Vencedor na categoria Smart transport and traffic management systems, com o projeto: «Eco-indicator for route choice, traffic assignment and policy analyses»

clara. Minimização de CO 2 vs. minimização CO, HC e NOx: A1 e A29 melhor para CO 2 ; N1 e N109 melhor para CO, HC e NOx.

12 Agradecimentos PTDC/SEN-TRA/115117/ Restantes co-autores - Toyota Caetano Portugal - Prof. Nagui Rouphail Prof. Asad Khattak - Centro de Tecnologia Mecânica e Automação Projeto Estratégico PEst-C/EME/UI0481/ Contactos Prof.ª Margarida Coelho Telef: (ext ) margarida.coelho@ua.pt tema.web.ua.pt/ Universidade de Aveiro Departamento de Engenharia Mecânica Campus Universitário de Santiago Aveiro 24 12

ª Margarida Coelho Telef: 234 370 830 (ext. 23882) E-mail: margarida.coelho@ua.pt http://transportes-tema.web.ua.pt/ tema.

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