Microssimulação para avaliar o impacto da introdução de pré-semáforos em cruzamentos

Abstract

A resolução de problemas relacionados com a saturação dos cruzamentos consiste, geralmente, na construção de infraestruturas como pontes e túneis. Estas representam o tipo de soluções mais dispendiosas e, no cenário de crise em que vários países se encontram, torna-se necessário equacionar outro tipo de soluções, de menor custo. Assim, esta dissertação pretende fornecer uma resposta à tese de que é possível melhorar significativamente o desempenho de um cruzamento, através da utilização de pré-semáforos, nos acessos ao mesmo. Para este efeito, foi desenvolvido um modelo de microssimulação de tráfego, usando o SIMIO. Durante o processo de familiarização com esta ferramenta, foi efetuada uma comparação com o Arena. O modelo de tráfego desenvolvido é totalmente parametrizável, sendo possível alterar: o tipo de cruzamento (com ou sem pré-semáforos); a distância entre um pré-semáforo e os respetivos semáforos principais; o tempo de sinal verde dos semáforos e a intensidade de tráfego. Os dados introduzidos para modelar o sistema foram recolhidos através de observações no terreno e da bibliografia consultada. Definiram-se como KPI (Key Performance Indicators): o tempo médio de espera por veículo, o tamanho médio das filas e o fluxo de veículos por hora. Foi usado o modo de experiências de simulação do SIMIO, para avaliar o impacto que as alterações às propriedades do modelo produzem nos KPI. As experiências indicam que o tempo adequado de duração do sinal verde, em cruzamentos com pré-semáforos, se deve situar entre os 20 e os 30 segundos e que o melhor desempenho é atingido quando os pré-semáforos se encontram a 40 metros dos respetivos semáforos principais, contudo, constata-se que, para intensidades de tráfego moderadas ou baixas, a distância não influencia o desempenho do cruzamento. Comparando os desempenhos de um cruzamento com pré-semáforos com o de um com normal semaforização, verifica-se uma subida do teto máximo do fluxo do cruzamento em 15%, uma descida do tempo médio de espera em aproximadamente 1 minuto e 15 segundos e uma descida do tamanho médio das filas em aproximadamente 60 metros. Adicionalmente, também se verificou que existe sempre lucro no espaço ocupado pelas filas, tendo em conta o investimento necessário para implementação de pré-semáforos.

The resolution of problems related to the saturation of traffic intersections usually consists in the construction of infrastructure such as bridges or tunnels. These represent the type of solutions most costly and, in the scenario of crisis in which several countries are, it becomes necessary to ponder another type of solution, of lower cost. Thus, this dissertation intends to provide an answer to the thesis that it is possible to significantly improve the performance of a traffic intersection, by using pre-signals, in its approaches. For this purpose, a traffic micro simulation model was developed, using SIMIO. During the process of familiarization with this tool, a comparison was made with Arena. The traffic model developed is completely parametrizable, being possible to change: the type of intersection (with or without pre-signals); the distance between a pre-signal and the respective main lights of each approach; the green light signal time of the traffic lights and the traffic intensity. The input data to model the system were collected through field observations and literature reviewed. The defined KPI (Key Performance Indicators) were: the average waiting time per vehicle, the average size of the queues and the flow of vehicles per hour. To evaluate the impact that changes to the model properties produce on the KPI, the simulation experiences mode of the SIMIO were used. These show that the proper time duration of the green light at traffic intersections with pre-signals should be between 20 and 30 seconds and that the best performance is achieved when the pre-signals are located 40 meters away of the respective main lights, however, it is found that for moderate and low traffic intensities the distance doesn‘t influence the performance of the intersection. Comparing the performance of an intersection with traffic signals with a normal one, it is noted an increase of the upper ceiling of the flow of the intersection in 15%, a decrease in the average waiting time in approximately 1 minute and 15 seconds and a decrease of the average size of the queues in about 60 meters. In addition, it was also found that there is always gain in the space occupied by the queues, taking into consideration the investment needed to implement pre-signals.