Ajuste Dinâmico de OD

Um ajuste dinâmico de OD é um procedimento para refinar um conjunto de matrizes anteriores (demanda perfilada) com contagens de tráfego de um conjunto de dados real. O ajuste dinâmico de OD utiliza um método de descida de gradiente para ajustar iterativamente a demanda de tráfego em cada intervalo de tempo, usando as saídas de uma simulação dinâmica.

Cada intervalo de tempo é ajustado por sua vez utilizando um horizonte móvel onde intervalos anteriores são ajustados primeiro para garantir que as condições anteriores estejam devidamente definidas para o intervalo que está sendo ajustado. A metodologia e os algoritmos do ajuste dinâmico de OD estão documentados na seção Algoritmos de Ajuste Dinâmico de OD. O resultado do ajuste dinâmico de OD é um novo conjunto de matrizes inteiras que formam uma demanda de tráfego perfilada.

Para uma explicação teórica mais ampla sobre ajuste de matrizes, consulte Estimativa de Fluxos de Demanda OD Utilizando Contagens de Tráfego: Ajuste de Matriz.

O ajuste dinâmico de OD é baseado em uma simulação dinâmica que pode ser implementada como uma microsimulação, uma simulação mesoscópica ou como uma simulação híbrida. Isso ocorre porque os caminhos escolhidos pelos veículos são independentes dos meios pelos quais são movidos pela rede.

Assim como o ajuste estático de OD, o ajuste dinâmico de OD é iterativo e possui dois níveis de cálculos. Primeiro, a camada interna executa uma atribuição dinâmica para gerar caminhos e fluxos de ligação, atribuindo o conjunto de matrizes de OD na iteração atual à rede. A atribuição dinâmica usa o método e os parâmetros especificados na aba de Atribuição Dinâmica de Tráfego do experimento, que são os mesmos que em um experimento de simulação padrão.

Em segundo lugar, um passo de descida de gradiente ajusta a matriz de OD utilizando os caminhos e fluxos obtidos na atribuição estática.

Dados e Pré-condições

Matrizes Anteriores

A demanda de tráfego especificada no cenário deve dividir as matrizes anteriores por classe de usuário e por fatia de tempo. A mesma estrutura das matrizes de OD será utilizada nas matrizes ajustadas.

Se a demanda original consiste em uma matriz plana por tipo de veículo, para um único período de tempo, ela deve ser dividida em fatias de tempo menores usando ferramentas de edição de matriz de OD. Alternativamente, um ajuste estático de partida de OD deve ser aplicado primeiro e um novo objeto de Demanda de Tráfego criado com as matrizes fatiadas.

Conjunto de Dados Reais

O conjunto de dados reais utilizado no ajuste dinâmico de OD especificará as contagens de tráfego observadas. Essas podem ser contagens de tráfego para detetores, estações de detector, seções de estrada, curvas contidas em nós ou subcaminhos do mesmo período da demanda a ser ajustada. A duração da fatia de demanda deve ser um múltiplo dos intervalos de contagens de tráfego do conjunto de dados reais. Caso contrário, o ajuste dinâmico de OD não será executado.

Se contagens de detetores ou estações de detetores forem utilizadas, essas serão convertidas em contagens de seção usando uma extrapolação linear se a seção e o detetor tiverem um número diferente de faixas. Por exemplo, um detetor cobrindo duas das três faixas de sua seção, tendo uma contagem observada de 500 veículos, será convertido em uma contagem de seção de 3/2 x 500 = 750 veículos. Se as contagens forem expressas por classe de usuário, essas devem ser as mesmas classes especificadas nas matrizes anteriores.

Se contagens de subcaminhos forem utilizadas, a contagem do RDS será considerada consistentemente como as estatísticas de subcaminho, ou seja, para a quantidade de veículos que seguem todas as seções e curvas do subcaminho durante sua viagem.

O conjunto de dados reais pode incluir um valor de Confiabilidade para cada valor de detecção. Este valor é considerado no processo de ajuste como um peso para a diferença entre contagens observadas e atribuídas (ou seja, quanto maior a Confiabilidade, mais esforço o ajuste fará para combinar aquele par específico de valores). Se nenhuma confiabilidade for definida, presume-se que seja 1,0 por padrão.

Uma coluna extra chamada Congestionado pode ser incluída no conjunto de dados reais. Esta coluna especifica, para cada contagem, se esta contagem foi observada sob condições congestionadas (1) ou não congestionadas (0). Se esses dados não forem especificados, a contagem é considerada como tendo sido observada sob condições não congestionadas.

Rede Rodoviária

Na aba de Modelos Dinâmicos de cada seção de estrada, há um parâmetro chamado Razão do Limite de Velocidade de Congestionamento. Esse parâmetro indica abaixo de qual fator de velocidade uma seção é considerada congestionada na simulação. Um valor padrão de 0,5 será utilizado (por exemplo, em uma seção com uma razão de limite de velocidade de congestionamento padrão de 0,5, e um limite de velocidade de 80 km/h, a seção é considerada congestionada para um intervalo estatístico particular se a velocidade média simulada desse intervalo cair abaixo de 40 km/h).

Efeitos do Congestionamento no Cálculo de Ajuste

Um dos objetivos de um ajuste é ser capaz de replicar o congestionamento. O congestionamento pode ser detectado nos dados observados ou na simulação, produzindo as seguintes situações e ações possíveis.

• Se houver congestionamento nos dados observados, mas não na simulação: o valor simulado atual é direcionado para ser aumentado pela porcentagem de Aumento de Demanda para Alcançar Congestionamento.
• Se não houver congestionamento nos dados observados, mas houver congestionamento na simulação: o valor simulado atual é direcionado para ser diminuído pela porcentagem de Aumento de Demanda para Alcançar Congestionamento.
• Se houver congestionamento tanto nos dados observados quanto na simulação: um aumento na demanda levará a uma diminuição no fluxo e vice-versa. O valor simulado atual é direcionado para ser aumentado ou diminuído, dependendo da diferença entre o congestionamento simulado e observado, pela porcentagem de Aumento de Demanda para Alcançar Congestionamento.

Cenário de Ajuste Dinâmico de OD

Um cenário de ajuste dinâmico de OD precisa de um experimento de ajuste dinâmico de OD. O cenário contém os dados de entrada para o ajuste: as matrizes anteriores em uma demanda de tráfego, o plano de controle, o plano de transporte público e qualquer configuração geométrica. Os parâmetros para o cenário são definidos da mesma maneira que para qualquer cenário dinâmico, com a condição de que um conjunto de dados reais deve ser especificado, com um formato que inclua o tempo, localização, contagem e quaisquer dados de congestionamento adicionais necessários para o experimento de ajuste.

Experimento de Ajuste Dinâmico de OD

A caixa de diálogo do Experimento de Ajuste Dinâmico de OD contém todos os parâmetros do algoritmo. Para criar um experimento de ajuste dinâmico de OD, clique com o botão direito no cenário e selecione Novo Experimento de Ajuste Dinâmico de OD. Assim como em um Experimento de Atribuição Dinâmica, é necessário escolher o método de carga da rede (simulação mesoscópica, microscópica, híbrida meso-micro ou híbrida macro-meso) e o método de atribuição de caminhos (escolha de rota estocástica ou equilíbrio dinâmico do usuário).

Em seguida, configure o experimento de ajuste dinâmico de OD para comportamento de simulação, tempos de reação, chegadas de tráfego, parâmetros de atribuição, políticas de gerenciamento de tráfego e outras variáveis e atributos. Este processo é o mesmo que para qualquer outro Experimento Dinâmico, mas o experimento de ajuste dinâmico de OD possui uma aba extra chamada Parâmetros de Ajuste. Isso permite que você controle o processo de ajuste.

Aba de Parâmetros de Ajuste

O Tempo Inicial é o intervalo em que o processo começará a ajustar a demanda. Matrizes anteriores a este tempo não serão ajustadas e permanecerão as mesmas que as originais.

A Duração marca o intervalo após o qual o processo parará de ajustar a demanda. Matrizes posteriores ao tempo definido não serão ajustadas e permanecerão as mesmas que as originais.

Para cada um dos intervalos de tempo, o Número Máximo de Iterações (ou um número menor se o R² Alvo for alcançado) é concluído antes de passar para o próximo intervalo. Em cada iteração, o processo executará uma atribuição dinâmica e usará os caminhos e porcentagens de caminhos obtidas a partir disso.

O número de Iterações de Descida de Gradiente indica, para cada iteração do ajuste, quantas iterações do método de descida de gradiente serão executadas sem mudar os resultados de escolha de caminho: ou seja, sem executar uma nova atribuição. O número padrão dessas é 1, que implica que uma atribuição dinâmica de tráfego será executada em cada iteração do ajuste.

Assumindo que as porcentagens de caminho não mudam significativamente em cada iteração, você pode reduzir o tempo de computação aumentando as Iterações de Descida de Gradiente e diminuindo o Número Máximo de Iterações.

O campo Aumento de Demanda para Alcançar Congestionamento especifica a porcentagem de aumento a ser visada nos diferentes casos de congestionamento já mencionados.

O Limite de Cobertura de Faixa de Detector especifica a porcentagem de faixas que um detetor e/ou uma estação de detetor deve cobrir para que seus dados sejam incluídos no processo de ajuste.

No grupo de Elasticidade da Demanda, o Elasticidade da Matriz indica a elasticidade da matriz ajustada, para cada classe de usuário, em relação à Demanda de Referência selecionada acima (que é, por padrão, a Demanda do Cenário). A elasticidade pode ter um valor de 0,01–1,0. A comparação de viagens é uma das saídas do ajuste e a significância dessa comparação é controlada através do parâmetro Elasticidade da Matriz.

Um valor de Elasticidade da Matriz próximo de 0 significa que os valores na matriz ajustada estarão quase inalterados em relação à matriz anterior para aquela classe de usuário. Um valor de elasticidade de 1,0 significa que nenhuma penalização foi aplicada à quantidade pela qual o valor pode ser ajustado para corresponder às contagens observadas.

O parâmetro de Demanda de Referência permite que o usuário selecione uma demanda de referência diferente da que está sendo ajustada. Isso é importante considerar ao realizar um processo em várias etapas como parte do ajuste de matriz. A Demanda de Referência deve ter a mesma duração de classes de usuário que a demanda de tráfego do cenário. Se a demanda de referência tiver um fatiamento diferente da demanda, então a soma das viagens em todas as fatias para cada par de OD e classe de usuário serão usadas da demanda de referência para elasticidades.

No grupo de Limites da Demanda do Intervalo, as restrições para o ajuste podem ser especificadas. Na caixa de limites de OD, o usuário pode especificar uma Matriz de Deformação Máxima, especificando, para cada classe de usuário, a deformação da Demanda de Referência que é permitida. Pode ser especificado como uma Porcentagem, um Valor Absoluto ou um Fator na lista suspensa rotulada como Tipo de Valor de Deformação Máxima. Consulte Seção de Deformação Máxima do Ajuste para mais detalhes.

Se a demanda de referência tiver o mesmo fatiamento da demanda de tráfego do cenário, então as deformações máximas serão usadas para cada classe de usuário e intervalo separadamente. Se a demanda de referência tiver um fatiamento de tempo diferente da demanda do cenário, então a deformação será considerada iterativamente para cada classe de usuário e intervalo. Se após ajustar um intervalo, a mudança para um par de OD não estiver restrita pela deformação, a deformação remanescente será distribuída proporcionalmente novamente entre os intervalos que aguardam ser ajustados. Este procedimento iterativo garante que a soma de todos os limites superiores (e inferiores) seja exatamente igual ao total dos limites superiores (e inferiores) para cada par de OD.

Também é possível especificar restrições e elasticidades por setor usando uma categoria de agrupamento para centróides. Isso torna o ajuste menos sensível à escolha de rota e reduz a probabilidade de preenchimento indiscriminado. O usuário deve especificar uma categoria de agrupamento na caixa de Opções de Agrupamento usando a lista suspensa Tipo de Grupo do Centróide. Ao especificar uma categoria de agrupamento de centróide, os agrupamentos de centróide também são considerados nas elasticidades.

Para especificar uma deformação máxima de setor para setor, o usuário deve criar uma matriz de deformação máxima com uma categoria de agrupamento.

Então, na aba Limites da Demanda do Intervalo > Limites de Agrupamento de Centróide, selecione a matriz de deformação máxima de setor para setor.

Aba de Variáveis

A aba de Variáveis permite que você defina valores que não estão definidos na caixa de diálogo do cenário de ajuste dinâmico de OD, ou defina valores diferentes daqueles definidos no cenário. Variáveis especificadas no experimento têm prioridade sobre as mesmas variáveis no cenário.

Para iniciar cada descida de gradiente com a matriz anterior em vez da matriz atual, adicione a variável $FIX_PRIOR_MATRIX ao experimento e defina seu valor como VERDADEIRO. Essa abordagem deve ser usada somente ao cumprir as diretrizes do Departamento de Transporte do Reino Unido (DfT).

Replicação de Ajuste Dinâmico de OD

Para executar o ajuste dinâmico de OD, primeiro clique com o botão direito no experimento de ajuste e selecione Nova Replicação. Os parâmetros a serem definidos para esta replicação são os mesmos que para uma replicação dinâmica (ou, para um resultado, eles são os mesmos que para um resultado dinâmico).

Para executar a replicação, clique com o botão direito sobre ela e selecione Executar Ajuste Dinâmico de OD. Quando a replicação termina, a caixa de diálogo do Ajuste Dinâmico de OD é exibida. As abas e subtabs da caixa de diálogo que contêm saídas são descritas abaixo.

Resumo das Saídas

A aba Resumo das Saídas é a mesma que a de uma replicação de atribuição dinâmica.

Validação

A aba Validação é a mesma que a de uma replicação de atribuição dinâmica.

Série Temporal

A aba Série Temporal é a mesma que a de uma replicação de atribuição dinâmica.

Atribuição de Caminhos

A aba Atribuição de Caminhos é a mesma que para uma replicação de atribuição dinâmica e é descrita na Ferramenta de Análise de Caminhos.

Saída de Ajuste

A aba de Saída de Ajuste contém quatro subtabs: Viagens, Veículos, Convergência e Validação.

Subaba de Viagens

As matrizes ajustadas do experimento são exibidas na subaba Viagens. Elas são apresentadas por Classe de Usuário (que pode ser alterada para outra Classe de Usuário ou para Todas) e incluem Demanda Original, Demanda Ajustada, Diferença Absoluta e a Diferença Relativa [%]. Clique nos cabeçalhos das colunas de demanda para classificar as linhas por quantidade de demanda e diferença.

Uma lista suspensa que permite escolher se a comparação deve ser feita entre a demanda de tráfego de entrada ou outra demanda de Referência (se outras demandas de tráfego forem selecionadas no Experimento sob a aba Parâmetros de Ajuste, sob Elasticidade da Demanda e Limites da Demanda do Intervalo) vs. ajustada. Se a referência não tiver o mesmo fatiamento que a entrada, a comparação com a referência é feita agregando todos os períodos de tempo.

Um menu suspenso permite que o usuário selecione Celular por celular ou Fim de Viagem para comparar o número de viagens geradas e atraídas por centróide ou filtrar por Categoria de Agrupamento. O número total de linhas é igual ao número de linhas + número de colunas dos centróides no objeto de Demanda de Tráfego.

Para plotar as saídas de Viagens como uma linha de regressão, comparando a demanda ajustada e original, clique no ícone de gráfico .

Para criar a nova demanda de viagens e suas matrizes, clique em Criar Demanda e Matrizes. A nova demanda e matrizes serão armazenadas na pasta do Projeto.

A subaba de Viagens mostra a demanda ajustada comparada com a demanda de referência para cada Veículo e intervalo de tempo.

Para copiar os dados ou salvar uma captura de tela dos dados, clique em Ação e selecione Copiar Dados da Tabela ou Copiar Gráfico (Instantâneo). Você pode colar os dados ou gráficos salvos em outros aplicativos para análise ou exibição.

Subaba de Veículos

A subaba Veículos exibe a demanda original e ajustada sobre veículos em uma tabela e/ou série temporal. Ela pode ser filtrada por tipo de veículo e intervalo de tempo. Esta subaba é semelhante à subaba de Viagens, mas usa veículos gerados reais.

Os dados podem ser visualizados em forma de tabela ou como uma série temporal clicando nos ícones de tabela e gráfico.

Clique em Criar Demanda Inteira e Matrizes para gerar matrizes de OD inteiras.

Subaba de Convergência

A subaba de Convergência exibe informações sobre a evolução do valor R²v para cada iteração de cada intervalo.

Subaba de Validação

A aba de validação exibe a comparação entre as medições utilizadas pelo processo de ajuste e os valores simulados finais (usando a demanda ajustada) associados a cada um deles. Para visualizar os dados de diferentes intervalos de tempo, clique em Intervalo para selecionar na lista suspensa.

Os dados são apresentados em forma de tabela, mas para visualizá-los como um gráfico de linha, clique .

Para visualizá-lo como um gráfico de regressão, clique .

Para copiar os dados ou salvar uma captura de tela dos dados, clique em Ação e selecione Copiar Dados da Tabela ou Copiar Gráfico (Instantâneo). Agora você pode colar os dados ou gráficos salvos em outros aplicativos para análise ou exibição.