Análise do desempenho de autoestradas através de microssimulação

Abstract

Portugal é um dos países europeus com melhor cobertura espacial e populacional de rede de autoestradas (5º entre os 27 da UE). O acentuado crescimento desta rede nos últimos anos leva a que seja necessária a utilização de metodologias de análise e avaliação da qualidade do serviço que é prestado nestas infraestruturas, relativamente às condições de circulação. Usualmente, a avaliação da qualidade de serviço é efetuada por intermédio de metodologias internacionalmente aceites, das quais se destaca a preconizada no Highway Capacity Manual (HCM). É com esta última metodologia que são habitualmente determinados em Portugal, os níveis de serviço nas diversas componentes de uma autoestrada (secções correntes, ramos de ligação e segmentos de entrecruzamento). No entanto, a sua transposição direta para a realidade portuguesa levanta algumas reservas, uma vez que os elementos que compõem o ambiente rodoviário (infraestrutura, veículo e condutor) são distintos dos da realidade norte-americana para a qual foi desenvolvida. Assim, seria útil para os atores envolvidos no setor rodoviário dispor de metodologias desenvolvidas para as condições portuguesas, que possibilitassem uma caracterização mais realista da qualidade de serviço ao nível da operação em autoestradas. No entanto, importa referir que o desenvolvimento de metodologias deste género requer uma quantidade muito significativa de dados geométricos e de tráfego, o que acarreta uma enorme necessidade de meios, quer humanos, quer materiais. Esta abordagem é assim de difícil execução, sendo por isso necessário recorrer a metodologias alternativas para a persecução deste objetivo. Ultimamente tem-se verificado o uso cada vez mais generalizado de modelos de simulação microscópica de tráfego, que simulando o movimento individual dos veículos num ambiente virtual permitem realizar análises de tráfego. A presente dissertação apresenta os resultados obtidos no desenvolvimento de uma metodologia que procura recriar, através de simuladores microscópicos de tráfego, o comportamento das correntes de tráfego em secções correntes de autoestradas com o intuito de, posteriormente, se proceder à adaptação da metodologia preconizada no HCM (na sua edição de 2000) à realidade portuguesa. Para tal, com os simuladores microscópicos utilizados (AIMSUN e VISSIM) procurou-se reproduzir as condições de circulação numa autoestrada portuguesa, de modo a que fosse possível analisar as alterações sofridas no comportamento das correntes de tráfego após a modificação dos principais fatores geométricos e de tráfego envolvidos na metodologia do HCM 2000. Para o efeito, realizou-se uma análise de sensibilidade aos simuladores de forma a avaliar a sua capacidade para representar a influência desses fatores, com vista a, numa fase posterior, se quantificar o seu efeito para a realidade nacional e dessa forma se proceder à adequação da referida metodologia ao contexto português. Em resumo, o presente trabalho apresenta as principais vantagens e limitações dos microssimuladores AIMSUN e VISSIM na modelação do tráfego de uma autoestrada portuguesa, tendo-se concluído que estes simuladores não são capazes de representar de forma explícita alguns dos fatores considerados na metodologia do HCM 2000, o que impossibilita a sua utilização como ferramenta de quantificação dos seus efeitos e consequentemente inviabiliza a adaptação dessa metodologia à realidade nacional. São, no entanto, referidas algumas indicações de como essas limitações poderão vir a ser ultrapassadas, com vista à consecução futura dessa adequação.

Portugal is one of the European countries with better spatial and population freeway network coverage (the 5th among the 27 European Union countries). The sharp growth of this network in the last years instigates the use of methods of analysis and the evaluation of their quality of service in terms of the traffic performance. Typically, the evaluation of the quality of service is performed through internationally accepted methodologies, namely that presented in the Highway Capacity Manual (HCM). In Portugal, the levels of service in the various components of a freeway (basic freeway segments, freeway weaving, ramps and ramp junctions) are usually determined based on this methodology. However, its direct transposition to the Portuguese reality raises some reservations, since the elements of the road environment (infrastructure, vehicle and driver) are distinct from those of the North-America, for which the methodology by HCM was developed. Consequently, it would be useful for the road sector stakeholders to have methodologies developed specifically for the Portuguese conditions, which would enable a more realistic characterization of the freeway operational level of service. Nonetheless, the development of this kind of methodologies requires a large quantity of traffic and geometric data, which requires a significant amount of both human and material resources. Because the implementation of this approach is complex, the use of alternative methodologies is essential. Lately, the use of microscopic traffic simulation models has been increasingly widespread. These models simulate the individual movement of the vehicles, allowing to perform traffic analysis. This thesis presents the results obtained in developing a methodology which replicates the traffic flows behavior on basic freeway segments, through microscopic simulators. The target of this study is to, in the future, serve as an auxiliary tool in the adaptation of the methodology by HCM 2000 to Portugal. For this reason, this thesis presents results obtained with the microscopic simulators AIMSUN and VISSIM for the simulation of the traffic circulation in the A5 Portuguese freeway. The results allowed to analyze the influence of the main geometric and traffic factors involved in the methodology by HCM 2000. On behalf of the validation of the considered microscopic simulators to represent the influence of the involved fators, a sensibility analysis was performed based on data from the referred freeway. The ultimate objective (to be explored in the future) will be to quantify the observed influences and to adapt the methodology to the Portuguese context. In conclusion, this study presents the main advantages and limitations of the microsimulators AIMSUN and VISSIM in modeling the traffic circulation in Portuguese freeways. The main limitation is that these microsimulators are not able to simulate explicitly some of the fators considered in the HCM 2000 methodology, which invalidates their direct use as a tool in the quantification of those effects and, consequently, makes the direct adaptation of this methodology to Portugal impracticable. This study ends providing solutions on how these limitations can be overcome, so that the adaptation of the HCM 2000 methodology to Portugal can be achieved in the future.