Demanda

A demanda de tráfego em uma rede é o número de veículos viajando ao longo de cada um dos trechos de via e fazendo curvas nos cruzamentos. O Aimsun Next oferece dois meios principais de descrever essa demanda de tráfego na rede; o primeiro, um modelo de Estado do Tráfego, é baseado na modelagem direta dos fluxos observados na via, o segundo, é baseado em matrizes de origem-destino (OD) que modelam as viagens feitas pelos viajantes e inclui primeiro, sua escolha de rota, e então, à medida que o escopo do modelo de transporte é ampliado, sua escolha de modo de transporte, sua reação a orientações de ITS e sua decisão de viajar.

Objetos de Demanda de Tráfego

Cenários em um projeto Aimsun ou cada experimento em um cenário tem um objeto de Demanda de Tráfego associado.

Os níveis de tráfego em um objeto de demanda são especificados por um conjunto de Estados de Tráfego ou por Matrizes OD - mas não uma mistura de ambos. O objeto de Demanda de Tráfego permite que as demandas de tráfego sejam associadas de forma consistente com um conjunto de cenários ou um conjunto de experimentos dentro de um cenário, fornecendo um único objeto de demanda em vez de editar a demanda separadamente em cada experimento individual.

Tanto os Estados de Tráfego baseados em contagem quanto as Matrizes OD dependem de dois objetos básicos que descrevem os veículos na rede:

• Tipo de Veículo
• Propósito da Viagem

A Tipo de Veículo define o comportamento físico e a aparência do veículo (ou seja, carro, ônibus, van ...). O Propósito da Viagem define a razão do viajante para a viagem (ou seja, negócios, deslocamento, lazer...). Juntos, o Tipo de Veículo e o Propósito da Viagem formam uma Classe de Usuário que pode ser utilizada na modelagem da escolha de viagem e modo.

Estado do Tráfego

Um Estado do Tráfego é composto por um conjunto de fluxos em cada seção de entrada na rede e um conjunto de proporções de viradas em cada cruzamento para cada par de Tipo de Veículo e Propósito da Viagem. A exigência de dados para um modelo que usa Estados de Tráfego é os fluxos de seção observados e proporções de virada em cada cruzamento que são inseridos diretamente no modelo. Os Estados de Tráfego são frequentemente usados para design de cruzamentos em pequenas áreas ou modelos de melhoria de corredores onde há uma cobertura abrangente de dados observados e a ênfase no modelo está em gerenciamento, otimização e design detalhado de vias, sem reação do viajante às condições de tráfego além do comportamento normal de seguimento de carro.

A demanda do Estado do Tráfego não pode modelar mudanças na rede que podem fazer com que os viajantes mudem sua rota em reação à congestionamento. No entanto, os Estados de Tráfego podem variar ao longo de intervalos de tempo para modelar os padrões de fluxo em mudança durante o dia. Por exemplo, um estado pode controlar um nível de tráfego de fundo e colocar um fluxo constante de carros na rede, enquanto outro pode operar em paralelo e colocar um fluxo de pico de carros na mesma rede para simular uma “corrida escolar”. O objeto de Demanda de Tráfego para um cenário pode incluir ambos os Estados de Tráfego.

Embora os modelos baseados na demanda do Estado do Tráfego possam ser simples de criar, uma vez que sua entrada é tão diretamente extraída dos dados observados, eles têm algumas desvantagens, já que veículos individuais não têm um destino, eles apenas escolhem cada curva com base nas proporções de virada no próximo cruzamento e percorrem a rede até encontrarem uma seção de saída. Usar um modelo baseado em Estados de Tráfego para investigar o efeito de adicionar uma demanda para um alvo específico para estudar o efeito da escolha de rota ou para modelar uma rede com dados observados escassos não seria possível.

Demanda de Matrizes OD

Uma Matriz OD baseada em Demanda de Tráfego é composta por um conjunto de matrizes, cada uma descrevendo o número de viagens entre centróides para cada par de Tipo de Veículo e Propósito da Viagem em um Período de Tempo. A exigência de dados para um modelo que usa matrizes OD é primeiro uma estimativa do número de viagens entre centróides, geralmente derivada do uso do solo e demografia. Essa estimativa pode ser refinada usando dados de fluxo observado e contagem de viradas e aqui, ao contrário do modo do Estado do Tráfego, os dados podem ser escassos e não estar disponíveis para todas as viradas e seções. Modelos baseados em Matrizes OD requerem uma etapa extra na geração do modelo antes que ele possa ser executado: gerando as matrizes OD.

Embora modelos baseados em matrizes OD possam exigir mais etapas para criar, uma vez que sua entrada deve ser derivada dos dados observados, muitas vezes usando processos bastante sofisticados, eles são capazes de investigar muito mais a atividade do viajante do que modelos baseados em Estados de Tráfego. Cada veículo tem uma origem e um destino e, portanto, uma escolha de rota a fazer, que pode variar dependendo da congestão na rede de transporte. Ao gerar as matrizes OD, mudanças no uso do solo e demografia, propósito da viagem, custo da viagem e escolha do modo da viagem podem ser modeladas e mais investigações sobre o efeito na rede de transporte das mudanças na demanda, bem como mudanças na própria rede, podem ser realizadas.

Um modelo baseado em Demanda OD requer como mínimo os seguintes objetos

• Uma Configuração de Centróide que consiste em um conjunto de centróides. Cada centróide representa uma fonte ou um destino de veículos, seja uma zona de uso do solo ou uma conexão de borda da rede.
• Uma Matriz OD correspondente à Configuração de Centróide e contendo o número de viagens feitas por um Tipo de Veículo ou uma Classe de Usuário em um Período de Tempo.
• Um Tipo de Veículo e opcionalmente um Propósito da Viagem, onde estes juntos formam uma Classe de Usuário.
• Um conjunto de rotas entre centróides.

A escolha da rota pode ser:

• O Caminho Mais Curto Inicial Calculado (ICSP) Este é o melhor caminho para os tipos de veículos nesta matriz OD com base na velocidade não congestionada na rede viária.
• Uma rota OD, uma rota editada pelo usuário e alocada a uma viagem específica em uma Matriz OD.

Nos modelos OD mais simples, essas duas opções de escolha são suficientes. Em modelos mais complexos, pode-se usar roteamento mais sofisticado:

• Resultados de Atribuição de Caminhos. Uma Atribuição de Caminhos é o resultado de uma simulação dinâmica anterior ou uma atribuição estática e contém um ou mais caminhos para cada viagem em uma matriz OD.
• Um modelo de Escolha de Rota Dinâmica onde os caminhos dependem da congestão atualmente presente na simulação.

Em ambos os casos, alguns veículos podem mudar de caminho durante o trajeto à medida que a congestão se desenvolve ou se recebem informações do ITS (veja a seção sobre Gestão do Tráfego.

Essas cálculos de escolha de rota podem ser estendidos pela escolha da Função de Custo usada para estimar o custo percebido de atravessar um link e, portanto, o custo de uma rota. As funções de custo podem levar em consideração o tempo de viagem para um link, o volume de tráfego nele e os atrasos nos cruzamentos, assim como custos arbitrariamente atribuídos aos usuários e pesos em tempo, distância e pedágio.

Exemplos

A figura abaixo dá uma visão geral das principais classes orientadas à demanda. Note como a configuração do centróide mantém as Matrizes OD e as rotas; uma vez que esses objetos dependem do layout dos centróides no modelo. Outros objetos, como Função de Custo, Período de Tempo e Estado do Tráfego são independentes da Configuração de Centróide.

A próxima figura mostra os ativos em um modelo de Estado do Tráfego. Um Cenário (ou um Experimento em um Cenário) usa um objeto de Demanda de Tráfego que contém um ou mais Estados de Tráfego, onde cada estado referências um Tipo de Veículo. O cenário é executado com veículos gerados pela combinação de Estados de Tráfego na Demanda de Tráfego. Cenários diferentes podem testar a resposta da rede a diferentes combinações de demanda.

A próxima figura mostra um cenário de demanda baseado em OD onde um conjunto de rotas fornecidas é utilizado. Aqui, a Demanda de Tráfego referencia um conjunto de Matrizes OD que referenciam um conjunto de rotas editadas pelo usuário, assim como um conjunto de rotas do caminho mais curto geradas pelo Aimsun Next. As matrizes usam um Período de Tempo comum. Note que nem todas as matrizes OD são usadas aqui, outros cenários podem usar um conjunto diferente de matrizes que representam um padrão de demanda diferente. No entanto, as matrizes OD referem-se aos mesmos tipos de veículos utilizados anteriormente no cenário do Estado do Tráfego.

Finalmente, a próxima figura mostra um cenário semelhante, mas desta vez as Matrizes OD usam caminhos gerados por um cenário anterior e armazenados em um arquivo de Atribuição de Caminho APA.

A separação de dados e funções em diferentes classes permite um alto grau de configurabilidade de cenários de demanda no Aimsun Next com reutilização de objetos comuns em diferentes cenários.