SIMULAÇÃO DE TRÁFEGO DE VEÍCULOS INTELIGENTES PARA PREVENÇÃO DE ACIDENTES

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1 SIMULAÇÃO DE TRÁFEGO DE VEÍCULOS INTELIGENTES PARA PREVENÇÃO DE ACIDENTES Leonardo T. Antunes 1, Ricardo R. Rufino 1 1 Universidade Paranaense (Unipar) Paranavaí PR Brasil leonardo_tada@hotmail.com, ricardo@unipar.br Resumo. Este artigo constitui uma pesquisa de tecnologias aplicadas para tornar o tráfego de veículos mais inteligentes, de forma a tomar decisões sozinhos, com o objetivo de prevenir acidentes, utilizando a comunicação entre veículos e processamento de dados. O simulador para demonstração das técnicas em realidade virtual foi desenvolvido com tecnologia 3D utilizando a game engine Panda 3D e a linguagem Python. 1. Introdução Os meios de transportes terrestres são altamente utilizados em todas as partes do mundo, e atualmente com o grande tráfego de veículos cresceu o risco de acidentes. Todos os dias ocorrem acidentes de trânsito, causados por falhas humanas ou mecânicas, e é difícil garantir a eficiência exata de um sistema complexo como o trânsito. Sempre existe o risco ao dirigir um veículo em uma via de trânsito, principalmente se houver outros inúmeros veículos. A evolução da tecnologia e computadores inteligentes está cada vez maior, possibilitando a extensão da capacidade humana, e assim reduzindo os erros e mantendo o controle nessas situações. Atualmente existem várias medidas que minimizam o efeito de acidentes de trânsito, como adotar a tecnologia air bag e freios ABS, mas poucas ou nenhuma de fato são utilizadas para evitar os acidentes de acontecerem com alta eficácia. Estudos mostram que 90% dos acidentes de transito são causados por falha humana, portanto o projeto visa simular um ambiente virtual no qual existam veículos comunicativos e inteligentes a ponto de tomar uma decisão e ação sozinhos, que iria possivelmente salvar vidas e prevenir danos materiais. (FERREIRA, 2015) Esta pesquisa visa aprender e demonstrar formas de implementar um sistema de trânsito veicular inteligente, a fim de comunicar e tomar ações automáticas, que possam evitar acidentes de trânsito e garantir a integridade do veículo, tornando o tráfego terrestre um meio de transporte mais seguro em geral. Na implementação será desenvolvido um simulador de trânsito em terceira dimensão para demonstrar em realidade virtual o funcionamento e efetividade das técnicas estudadas. Os veículos possuem sensores e computadores que calculam e transmitem as informações em tempo real, possibilitando a previsão de colisões e tomando ações que possam evitá las realmente de acontecer. Para o desenvolvimento do

2 simulador foi utilizada a tecnologia do motor de jogo Panda 3D 1.9 e a linguagem de programação Python. 2. Objetivo O projeto tem como objetivo buscar maneiras de utilizar a tecnologia para melhorar o trânsito de veículos, e prevenir ao máximo acidentes no mesmo com ações automáticas. Para isso foi escolhido um motor de jogo para que possa ser realizado o simulador que demonstrará a aplicação das técnicas no trânsito em realidade virtual. O simulador deverá permitir a interação de forma eficaz no ambiente, e ao final o usuário poderá ver a efetividade das prevenções de acidentes de um cenário formado por veículos inteligentes, e analisar o aumento da segurança de veículos e pessoas envolvidas no trânsito, caso houvesse implementação no trânsito real. 3. Simulação Simulação é a técnica de estudar o comportamento e reações de determinados sistemas através de modelos (NEVES, 2008). Um bom exemplo de simulação é aquele usado na indústria aeronáutica, onde a aerodinâmica dos aviões em projeto é testada em túneis de vento através de pequenas maquetes que apresentam o mesmo formato do avião, ou seja, é o "modelo" do avião real. Esta técnica é aplicada, pois seria completamente inviável construir todo o avião e tentar fazê lo voar com pilotos de prova. A perda de vidas e investimentos seria enorme e certamente nossos aviões não seriam como hoje os conhecemos se não fosse usada a simulação. Isso é possível, pois, o computador é alimentado com as propriedades e características de sistemas reais, criando um ambiente "virtual", que é usado para testar as teorias desejadas. O computador efetua os cálculos necessários para a interação do ambiente virtual com o objeto em estudo e apresenta os resultados do experimento no formato desejado pelo analista. A simulação pode estudar sistemas sem que seja necessário construir ou modificar o sistema real através da construção de um modelo (CARVALHO, 1998). Todas as mudanças e consequências, por mais profundas que sejam, ocorrerão apenas com o modelo computacional e não com o sistema real. Trata se de um estudo de baixo custo, visto que todo o trabalho de implementação é testado no computador, permitindo ainda o teste de inúmeros cenários e alternativas de solução para os sistemas em estudo. Na figura 1 a seguir vemos o FlightGear, um simulador de voo de código aberto.

3 Figura 1. FlightGear um simulador de voo de código aberto. Fonte: 4. Simulador O simulador em questão foi construído para a demonstração de técnicas de aplicação da tecnologia ao tráfego de veículos de maneira inteligente, a fim de reduzir significativamente as chances de colisão entre veículos, que hoje é uma das maiores causas de mortes no trânsito Estudo da implementação O simulador funcionará com a coleta de dados por sensores, comunicação entre veículos próximos, processamento nos computadores locais sobre trajetória e previsão, e somente em caso de emergência para algum veículo, no caso um computador define o risco do veículo e de veículos próximos se chocarem e assim tomar a ação adequada Distância de frenagem Alguns fenômenos devem ser observados e certificados com ajuda dos fundamentados matemáticos e físicos. A distância de frenagem é então um importante fator que devemos saber a cada instante, e baseado em estudos de matemáticos e físicos temos uma fórmula capaz de determiná la em um veículo em movimento, em função da velocidade e do coeficiente de atrito dos pneus. Como a ação será acionada por computador, podemos desprezar o tempo de reação ao freio. A distância de frenagem será um importante conceito aplicado ao simulador, já que a cada instante o simulador deve analisar a distância a ser percorrida caso acione os freios e assim verificar se há risco de colisões com outros veículos. Essa será a base da ação do sistema inteligente integrado ao veículo, que tomará a ação automática.

4 5. Desenvolvimento Para prever uma possível colisão, o carro calcula uma área a sua frente baseado na direção e velocidade, e nesta é verificada se há colisões entre outra área ou um veículo. Se houver colisões, é definido então qual o ponto médio da área da colisão, e então baseado na velocidade, estima se por cálculo o tempo até chegar naquele ponto de ambos os veículos, e se irão possivelmente colidir. Se verdadeiro é estimada a distância de frenagem a fim de saber se o condutor é capaz de perceber e frear a tempo, caso não seja, então o sistema de freio é acionado automaticamente no veículo mais lento, mais fácil de parar, e assim evitando a colisão. A seguir na figura 2 vemos o simulador em execução, as faixas roxas e linhas que formam um retângulo tridimensional referenciam a área de colisão que será analisada pelo computador. Figura 2. Simulador de trânsito em funcionamento. 6. Conclusão O experimento do simulador em realidade virtual demonstra com fidelidade o que ocorreria em ambiente real, e podemos perceber que os veículos inteligentes puderam prever e tomar uma ação baseado nos dados provenientes da comunicação e processamento, e assim prevenir as colisões antes de ocorrerem, possivelmente salvando vidas no trânsito. Claramente não atinge uma solução perfeita, e a inteligência dos veículos pode ser melhorada, mas demonstra como a tecnologia e os simuladores de realidade virtual podem ajudar a projetar um mundo melhor, reduzindo problemas comuns, como acidentes de trânsito.

5 7. Referencias NEVES, Marcelo Moraes. UTILIZAÇÃO DE SIMULAÇÃO PARA ESTUDO DE PROCESSOS DE RECUPERAÇÃO DE COMPONENTES DE VAGÕES NAS OFICINAS D A ESTRADA DE FERRO VITÓRIA A MINAS f. Monografia (Especialização) Curso de Especialização em Transportes Ferroviário de Carga, Instituto Militar de Engenharia, Rio de Janeiro, Disponível em: < Acesso em: 21 ago CARVALHO, A.B.C.D.; PORTO, A.J.V., Análise parcial da pesquisa sobre simulação. XXI Encontro Nacional de Engenharia de Produção. Salvador BA, Novembro, FERREIRA, Rafael I.. Acidente de Trânsito. Falha humana ou fatalidade? Disponível em: < option=com_content&task=view&id=17962>. Acesso em: 12 maio ERLANG. O que é Simulação de processos/sistemas? Disponível em: < Acesso em: 13 maio FLIGHTGEAR. Introduction to FlightGear. Disponível em: < Acesso em: 13 maio 2015.