MESTRADO INTEGRADO DE ENGENHARIA CIVIL Disciplina: TRANSPORTES Prof. Responsável: José Manuel Viegas Sessão 11: Sistemas Inteligentes de Transportes 2011 / 2012 1/17
SISTEMAS INTELIGENTES DE TRANSPORTES (ITS = INTELLIGENT TRANSPORT SYSTEMS) Abrangem sistemas Com uma componente de Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC) Podendo envolver veículos e infra-estruturas Geralmente implicando a prestação de um serviço Tendo como objectivos principais Aumentar a eficiência da viagem (para o viajante); e / ou Aumentar a eficiência do sistema (para o gestor da infra-estrutura); e / ou Aumentar a segurança do sistema 2/17
MOTIVAÇÃO E FUNDAMENTAÇÃO É fácil reconhecer que há grandes perdas de eficiência e de segurança nos sistemas de Transportes quer do lado da procura, quer do lado da oferta devido a factores como: Distracção dos condutores Deficiente Informação em tempo real sobre a existência e localização de clientes e de fornecedores de serviços de transportes Rigidez das configurações da oferta de infra-estrutura por razões de compatibilidade com a capacidade de adaptação dos condutores a situações variáveis Os Sistemas Inteligentes de Transportes têm como objectivo atingir ganhos de eficiência e segurança através da utilização de sistemas automáticos de observação, computação e telecomunicação em apoio (substituição) dos condutores e clientes 3/17
PRINCIPAIS TIPOS DE CONTRIBUTOS OPERACIONAIS (I) Sessão 11: Sistemas Inteligentes de Transportes Observação remota e reporte em tempo real sobre as condições de desempenho operacional dos sistemas de transportes e de cada um dos veículos Seguimento dinâmico de cada veículo e da sua carga para controle da produção em frotas = Tracking and Tracing (eventualmente complementado com informação sobre o estado dos órgãos do veículo em tempo real) Micro-controle das grandezas dinâmicas (velocidade e aceleração vectoriais) de cada veículo para optimização de capacidades e redução dos riscos de colisão ou despiste, quer por alerta ao condutor ou por intervenção em sobreposição dominante às acções deste Re-afectação dinâmica de prioridades e capacidades em fluxos de veículos heterogéneos para maximização da eficiência (Corredor Bus Intermitente) Optimização dos programas de fiscalização de estacionamento na via, com base no conhecimento em tempo real sobre o número de veículos com pagamento em curso em cada bolsa e sua comparação com a sua ocupação expectável em cada período (com base em informação estatística) 4/17
PRINCIPAIS TIPOS DE CONTRIBUTOS OPERACIONAIS (II) Sessão 11: Sistemas Inteligentes de Transportes Recomendação dinâmica de caminhos óptimos Face aos níveis de carga nas redes (fuga ao congestionamento) Face aos níveis esperados de oportunidades de prestar serviço (maximização da receita esperada) Face aos níveis esperados de obter serviço (encontrar lugar de estacionamento ou estação de serviço) Em situação normal e em situação alterada face a incidentes Tarifação pelo uso de infra-estruturas e serviços, sem paragem dos veículos Com preços fixos Com preços variáveis, em função dos níveis de saturação e de qualidade de serviço, e ou da intensidade de uso desse recurso pelo veículo (nº de viagens / mês, por exemplo) 5/17
PRINCIPAIS TIPOS DE CONTRIBUTOS OPERACIONAIS (III) Sessão 11: Sistemas Inteligentes de Transportes Optimização dinâmica do matching de ofertas ou infra-estruturas com capacidade disponível) e clientes (em busca dessa oferta) para pessoas e para mercadorias Frotas de Táxis e clientes em busca de táxi Idem, mercadorias em carregamento parcial dos camiões Clientes em zonas urbanas com múltiplas carreiras de TC (para qual paragem dirigir-se) Clubes de Car-pooling com possibilidade de reafectação dinâmica dos sócios em caso de modificação da agenda diária Bus-Call, aviso ao cliente da chegada do autocarro da carreira desejada, à paragem desejada. Tempo de pré-aviso seleccionado pelo cliente por forma a (quase) sincronizar a sua chegada e a do autocarro Possibilidade de associar reserva de lugar Detecção de vagas de estacionamento, reserva para um veículo específico e encaminhamento do mesmo até ao local 6/17
PRINCIPAIS TIPOS DE CONTRIBUTOS OPERACIONAIS (IV) Sistemas de inteligência distribuída, envolvendo sensores nos veículos e na infra-estrutura Comunicação permanente de cada veículo com os seus vizinhos e com a infra-estrutura de transportes e de equipamentos e serviços Detecção automática de incidentes e difusão ampla de informação para evitar afluxo de mais veículos ao local Contribuição voluntária para o enriquecimento de mapas dinâmicos do território, com informação de eventos, oportunidades, etc Condução automática já seria possível, mas só num quadro de equipamento de todos os veículos Grande ganho de capacidade viária, face à possibilidade de condução com muito maior densidade para a mesma velocidade Mas as infra-estruturas a jusante dos eixos automatizados teriam de ser redesenhadas para digerir esse fluxo mais intenso 7/17
VEÍCULOS ELÉCTRICOS COMO AGENTES NO SISTEMA DE PRODUÇÃO / DISTRIBUIÇÃO / CONSUMO DE ELECTRICIDADE (I) Sessão 11: Sistemas Inteligentes de Transportes Os veículos eléctricos como reguladores da distribuição de potência (Vehicle to Grid) Potência instalada nas baterias dos veículos duma região com motorização elevada é muito superior ao do sistema de produção centralizada Sistema de baterias tem também grande capacidade de stockagem Face à evolução tecnológica e outras incertezas, tem havido grande relutância de investidores em mobilizar capitais para centrais térmicas (ou nucleares) com períodos de amortização de várias décadas A distribuição da electricidade produzida em grandes centrais tem grandes perdas de eficiência O consumo de electricidade tem grandes oscilações ao longo das 24 h do dia A produção de energias renováveis é interessante e promissora, mas tem oscilações não sincronizadas com as do consumo A stockagem dessa energia na rede tradicional é pouco eficiente 8/17
VEÍCULOS ELÉCTRICOS COMO AGENTES NO SISTEMA DE PRODUÇÃO / DISTRIBUIÇÃO / CONSUMO DE ELECTRICIDADE (II) Sessão 11: Sistemas Inteligentes de Transportes Conceito Base: Cada carro como parte activa do sistema eléctrico Carrega a bateria em períodos de estacionamento e de consumo agregado inferior à produção (preço baixo), tipicamente à noite Usa a energia armazenada na bateria para as suas deslocações (na grande maioria dos dias, envolvendo o consumo de uma parte relativamente pequena (tipicamente menos de 25%) da energia stockada) Está disponível para fornecer energia à rede de distribuição nos períodos de maior consumo até chegar a um nível de carga que assegure o retorno a casa, desde que o preço seja interessante Esse fornecimento deve preferencialmente ser para consumo na proximidade, por ex. no prédio adjacente ao estacionamento ou na sua vizinhança (minimizando as perdas por transmissão) 9/17
VEÍCULOS ELÉCTRICOS COMO AGENTES NO SISTEMA DE PRODUÇÃO / DISTRIBUIÇÃO / CONSUMO DE ELECTRICIDADE (III) Sessão 11: Sistemas Inteligentes de Transportes Simulações realizadas em computador indiciam Grandes ganhos de eficiência global do sistema eléctrico Resolução dos riscos de blackout e brownout que se vinham agravando Podendo comprar energia na baixa e vender na alta, muitos automobilistas verão fortemente reduzido o seu custo de mobilidade Riscos de indução de tráfego por essa via Há ainda dificuldades tecnológicas com a injecção na rede desta energia a partir das baterias 10/17
FONTES DA INTELIGÊNCIA E INICIATIVAS SOBRE ESTES SISTEMAS Há uma grande variedade de arquitecturas destes sistemas no que respeita a: Aquisição da Informação: Sensores nas infra-estruturas e embarcados, instrumentos de posicionamento em ligação aos sistemas de satélites Processamento: Unidades de cálculo embarcadas, em localizações periféricas a cada elementos da infra-estrutura, ou centrais Transmissão de Informação: Fixo a móvel, móvel a móvel, ou através de unidades centrais É ainda maior a variedade de aplicações que vêm sendo desenvolvidas, sobretudo para o tráfego automóvel mas também para transportes colectivos, taxis, e sistemas intermodais de passageiros e de carga Quer para viabilizar essa variedade, quer pelos elevados custos e riscos desses desenvolvimentos, a iniciativa pública tem sido sobretudo ao nível das infraestruturas essenciais de aquisição e transmissão de informação, e da normalização das transmissões, ficando tudo o resto no domínio privado 11/17
IMPACTOS EXTERNOS (I) Ao nível da Organização da Mobilidade e das Actividades Grandes ganhos de eficiência para os clientes do sistema de transportes, em todos os modos Recurso mais fácil e sistemático a soluções de alternância modal e intermodalidade (em cada momento, melhor modo ou combinação de modos face às situações da oferta em tempo real) Ganhos maiores nos locais cuja densidade de uso viabilize instalação de infraestruturas inteligentes Riscos de perda de coesão social (maior segregação entre os que têm e não têm acesso a estas tecnologias) Provável surgimento de novas formas de tipo wiki na organização de actividades colectivas, quer directamente no sistema de transportes, quer noutros tipos de actividades, usando os veículos e os telemóveis como geradores e distribuidores de informação e provedores de acesso 12/17
IMPACTOS EXTERNOS (II) Ao nível da Organização do Território e da Cidade Constituição de uma nova camada de infra-estruturas inteligentes, mais seguras, eficientes e ecológicas Mas implantadas apenas em locais de utilização intensa Inevitável atracção das actividades de maior geração de valor para esses locais Provável conceito de integração das funções estáticas com as funções dinâmicas Provável aceleração da implantação destes sistemas como resposta à necessidade de redução das emissões de GEE 13/17
MODELOS DE NEGÓCIO (I) Em muitos casos, pode haver claro valor acrescentado para o cliente (viajante, transportador) disponibilidade para pagar, modelos de utilizador pagador, podendo viabilizar negócio privado em regime de mercado Avaliar risco de rendas excessivas por monopólio Noutros casos, é sobretudo o gestor da infra-estrutura o principal beneficiário, por lhe permitirem ganhos de capacidade ou de qualidade de serviço inclusão no pacote de serviços oferecido e no preço correspondente 14/17
MODELOS DE NEGÓCIO (II) Nalguns casos, os benefícios só são claros quando acessíveis a uma minoria de utilizadores (informação privilegiada) disponibilidade para pagar contra garantia de qualidade, implica limite no número de clientes jóia de admissão elevada, possibilidade de rendas significativas Mas elevado risco político de não aceitabilidade da exclusão que implica Em todos os casos pode haver custos significativos de investimento inicial e de falhanço, sobretudo quando o produto implicar a instalação de equipamento sofisticado (dedicado) na infra-estrutura ou no veículo 15/17
RELEVÂNCIA PARA OS SISTEMAS DE TRANSPORTES DUMA REGIÃO Variável consoante as solicitações de cada sistema, mas de uma forma geral Grandes ganhos de segurança e de eficiência económica, quer do lado da produção, quer do lado do consumo Aumento da fiabilidade e previsibilidade dos desempenhos Melhor qualidade de vida e competitividade das regiões e das empresas que nelas funcionam Em paralelo, se se acertar nas aplicações de maior penetração comercial, grande potencial de exportação 16/17
DECISÕES NECESSÁRIAS PARA APLICAÇÃO SISTEMÁTICA E COERENTE Sessão 11: Sistemas Inteligentes de Transportes Apoio do Governo a esta orientação estratégica, definindo esta área como prioridade de ID&I Selecção de um conjunto de stakeholders essenciais para a selecção de prioridades de desenvolvimento e de instalação na região do lado do desenvolvimento (Universidades, Centros de Investigação, Empresas) do lado da instalação / aplicação (Autarquias, Empresas Públicas do sector, empresas concessionárias de infra-estruturas e serviços de transportes) do lado do financiamento e da comercialização, Discussão e decisão sobre o modelo institucional mais adequado para a gestão deste processo Produção de um programa de desenvolvimento e instalação de projectos piloto, acompanhado do respectivo modelo de negócio e da identificação das parcerias preferenciais para cada uma das áreas de desenvolvimento 17/17