Controle integrado de prioridade e retenção para operação de sistemas de transporte público

• Main Author: Koehler, Luiz Alberto
• Other Authors: Universidade Federal de Santa Catarina
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Florianópolis, SC 2012
• Subjects: Engenharia eletrica; Transportes coletivos; Semaforo; Controle automatico; Onibus; Sinalizacao; Controle em tempo real
• Online Access: http://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/92546

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2009. === Made available in DSpace on 2012-10-24T09:58:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 268888.pdf: 2658867 bytes, checksum: 903a8c4aecd322e8a869d496c0069069 (MD5) === Neste trabalho são apresentadas três estratégias de controle tempo real para sistemas de transporte público por ônibus. O CISPOP (Controle Integrado da Semaforização e Partida do Ônibus do Ponto) é um sistema integrado de controle adaptativo da sinalização de uma interseção isolada e da partida do ônibus do ponto próximo a montante desta interseção. Além do controle da sinalização, função da demanda ou fluxo de veículos na interseção, o modelo utilizado permite a implantação, via controle da sinalização, da prioridade para os ônibus. A contribuição do CISPOP está relacionada com o gerenciamento da partida do ônibus do ponto baseado em dois modos de operação: partida imediata (PI) e partida controlada (PC). Na operação PI, o ônibus parte imediatamente após encerrado o processo de embarque e desembarque. Na operação PC, o ônibus fica retido no ponto para que sua trajetória até a interseção evite uma parada devido à fila de veículos. A escolha entre a operação PI ou PC é baseada no menor custo de operação do sistema de tráfego na interseção. Buscando tratar o problema de um sistema de transporte público em rede viária, apresenta-se o Método de Solução por Aproximação de Modelo (MSAM), que é um sistema de controle de retenção para sistemas BRT (do inglês bus rapid transit). Partindo de um modelo não linear de sistema BRT com uma função de desempenho não convexa, o MSAM apresenta simplificações usando um procedimento de estimativas iniciais para as variáveis do sistema. O modelo resultante, com função custo convexa e restrições lineares, é facilmente resolvido em tempo real. Os desvios resultantes da simplificação do modelo sobre a variável de controle são tratados através de um processo iterativo de novas estimativas e otimização, até a convergência da variável de controle dentro de uma margem pré-estabelecida. Por fim, define-se o Controle Integrado de Prioridade e Retenção (CIPER) para tratar o problema do controle do fluxo de veículos nas interseções entre as vias ou corredores exclusivos de sistemas BRT com vias de tráfego convencional. Este problema é resolvido através da integração de dois níveis de operação: um nível local, referente à temporização semafórica das fases BRT nas interseções, com possibilidade de prioridade para os ônibus, e um nível global, que controla o espaçamento temporal ou headway entre os diversos ônibus via retenção nos pontos. A estratégia de controle de retenção é baseada no MSAM, com a integração feita através da incorporação de restrições adicionais relativas às fases BRT, dadas pelos planos semafóricos das interseções (nível local), no cálculo dos instantes ótimos de partida dos ônibus dos pontos (nível global). O método resultante desta integração permite uma solução eficiente em tempo real para o problema de controle integrado de prioridade e retenção de sistemas BRT. === This work presents three methods for real time control of public transport systems. The ICSBDS (Integrated Control of Signal and Bus Departure from Stop) is an integrated system of adaptive signal control for isolated intersections and bus departure control of the stop upstream from the intersection. Beside the signal control, which is a function of the vehicle flow in the intersection, the model allows priority for buses. The main contribution of ICSBDS is related to the management of the bus departure of the stop based on two modes of operation: immediate departure ID and controlled departure CD. In the ID operation the bus departs from the stop immediately after the process of passengers boarding and alighting. In the CD operation, the bus is held up at the stop until the trajectory to the intersection is such that a second stop due the queue of vehicles is avoided. The choice between the ID or CD operation is based on the minimum cost of operation of the traffic in the intersection. In order to tackle the problem of public transport in road networks, the Solution Method by Model Approximation (SMMA) is introduced, which is a holding control strategy for BRT (bus rapid transit). Starting from a nonlinear model of the BRT system with an associated non-convex performance index, SMMA brings simplifications based on initial estimates of certain system variables. The resulting model, with a convex performance function and linear constraints, is readily solved in real time. Deviations resulting from the simplifications are treated via an iterative procedure comprising updates of estimates and optimization until the convergence to an accepted margin. Then, the Priority and Holding Integrated Control (PHIC) is used in the problem of controlling the flow of vehicles on intersections between BRT exclusive lanes and conventional vehicles lanes. This problem is solved by integrating two levels of operation: a local level relative to the intersection signals of the BRT phases with possibility of priority for buses, and a global level which controls the bus holding at stops. The holding control strategy is based on SMMA with the integration done by incorporation of additional restrictions, given by the intersections signal plans (local level), in calculating the optimal bus departure time from stops (global level). The method resulting from this integration allows an efficient solution in real time to the problem of integrated control of priority and retention for BRT systems.