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CONTRIBUIÇÃO PARA MODELAGEM DA DIVISÃO MODAL
MULTINOMIAL COM BASE EM ESTIMATIVA DE VALOR DO TEMPO EM
TRANSPORTES ASSOCIADA A UM SISTEMA DE INFORMAÇÃO
GEOGRÁFICA
Cátia Maria Cavalcanti Pereira
TESE SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DA COORDENAÇÃO DOS
PROGRAMAS DE PÓS-GRADUAÇÃO DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE
FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE DOUTOR EM CIÊNCIAS
EM ENGENHARIA DE TRANSPORTES.
Aprovada por:
RIO DE JANEIRO, RJ - BRASILABRIL DE 2007
Prof. Carlos David Nassi, Dr. Ing.
Prof. Márcio Peixoto de Sequeira Santos, Ph.D.
Prof. Raul de Bonis Almeida Simões, Dr. Ing.
.
Prof. Elton Fernandes, Ph.D.
Prof. Antonio Nelson Rodrigues da Silva, D.Sc.
Prof. Alberto Gabbay Canen, D.Sc.
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ii
PEREIRA, CÁTIA MARIA CAVALCANTI
Contribuição para modelagem da divisão
modal multinomial com base em estimativa de
valor do tempo em transportes associada a um
Sistema de Informação Geográfica [Rio de
Janeiro] 2007
XII. 166 p. 29,7 cm. (COPPE/UFRJ, D. Sc.,Engenharia de Transportes, 2007)
Tese – Universidade Federal do Rio de
Janeiro, COPPE
1. Sistemas de Informação Geográfica
2. Pesquisas de Origem e Destino
3. Custo Generalizado
4. Valor do Tempo
5. Utilidade/Desutilidade
6. Divisão Modal
I. COPPE/UFRJ/PET II. Título (série)
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AGRADECIMENTOS
Toda conquista requer dedicação. Requer também, algumas escolhas. Nem
sempre tudo é previsível, como se imagina. Desafios se colocam. É preciso vencê-los. E
para isso, também é importante encontrar pessoas iluminadas. E eu as encontrei. Todas
me ajudaram de alguma forma. Seja por uma palavra de força, seja por uma um sorriso,
seja por alguma importância que me foi destacada e eu não percebia, seja por alguma
brincadeira, seja por alguma experiência parecida. Enfim... Graças a DEUS!
Às flores do meu jardim... Cada vez mais florido... Só tenho a agradecê-las:
Às flores que encantam a minha vida com a presença de suas belezas – minhalinda e muito amada mãe, meus queridos irmãos – lindos e admiráveis, meu lindo louro,
meu irmãozinho “Lucky”, minhas cunhadas, minha afilhada, meu afilhado, meu
sobrinho adolescente, minha sobrinha super-star (estudar é importante e faz
“diferença”), meus tios e tias, primas e primos, meus grandes amigos e amigas, meu
agradecimento e minha alegria em fazer parte desse lindo e unido grande grupo, amo
muito vocês;
Às que perfumam a minha vida com suas lembranças e não mais estão neste
plano, meu pai querido, meu padrasto, minha tia Nanete, minhas avós, meus avôs, meus
tios (Fulton, Odin, Gaspar, Baltazar), por último meu primo Ricardo - só consigo
lembrar das alegrias de tantas brincadeiras, meu coração fica apertadinho, se eu
soubesse... teria feito tudo diferente, teria dito a cada um o quanto eu amo;
Meu amor, por tanta falta de tempo... te amo.
Ao meu orientador Carlos David Nassi, inteligente e sempre paciente, não tenho
palavras para agradecer.
Ao PET e COPPETEC, em especial à Jane, obrigada pela força. À Cirbe, ao
André, à Helena, ao Alberto, à Suzane, à Cristiane, meu agradecimento.
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iv
Aos doutores que participaram da banca examinadora, com seus talentos, meu
agradecimento.
Ao Engº Aury Sampaio, expoente da ferrovia, toda a minha admiração por sua
incansável caminhada pela valorização do transporte sobre trilhos;
À Professora Cristina Sinay do Instituto Militar de Engenharia - IME, meu
agradecimento, pois o mestrado foi um degrau para eu chegar aqui;
À Professora Vânia Barcellos, minha orientadora de mestrado no IME, meu
agradecimento;
Ao Márcio D’Agosto, agora professor do PET/UFRJ, meu agradecimento.
Aos colegas de trabalho, Engº Marcelo Sucena, se eu tivesse te ouvido teria
poupado mais tempo, meu agradecimento. Ao Heraldo, pelo auxílio no “Access”.
E a todos aqueles que no momento não citei nomes e, que de alguma forma, me
ajudaram.
GRAÇAS A DEUS!
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Resumo da Tese apresentada à COPPE/UFRJ como parte dos requisitos necessários
para a obtenção do grau de Doutor em Ciências (D.Sc).
CONTRIBUIÇÃO PARA MODELAGEM DA DIVISÃO MODAL
MULTINOMIAL COM BASE EM ESTIMATIVA DE VALOR DO TEMPO EM
TRANSPORTES ASSOCIADA A UM SISTEMA DE INFORMAÇÃO
GEOGRÁFICA
Cátia Maria Cavalcanti Pereira
Abril/2007
Orientador: Carlos David Nassi.
Programa: Engenharia de Transportes
O presente trabalho tem como objetivo principal contribuir para a Modelagem
da Divisão Modal das viagens de passageiros com base em estimativa do Valor do
Tempo e utilizando a ferramenta de Sistema de Informação Geográfica – SIG.
Utiliza-se para o Planejamento de Transportes o clássico Modelo de Previsão de
Demanda em Quatro Etapas, de forma a desenvolver para a 3ª etapa um “Modelo de
Divisão Modal Multinomial”, que determine as frações das viagens por modos (trem,
ônibus, van, metrô, automóvel), e não, como se observa freqüentemente, as frações de
viagens por grupo de modo de transporte, denominado de modelo de divisão modal
binomial, que considera apenas o transporte coletivo e individual.
A modelagem utilizada tem como base pesquisa de preferência revelada para
obtenção de determinadas variáveis como tempos e gastos. Com base nestes dados,
utilizou-se uma ferramenta de análise de dados – regressão linear - para obtenção do
valor do tempo em transportes, segmentando em classes AB, CDE e ABCDE.
O valor do tempo encontrado nos transportes é determinante para cálculo da
utilidade dos modos de transporte, e conseqüentemente, possibilitou estimar a divisão
modal multinomial.
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Abstract of Thesis presented to COPPE/UFRJ as a partial fulfillment of the
requirements for the degree of Doctor of Science (D. Sc.).
CONTRIBUTION TO A MULTINOMIAL MODE SPLIT MODEL BASED ON
TRAVEL TIME VALUE ASSOCIATED TO A GEOGRAFIC INFORMATION
SYSTEM
Cátia Maria Cavalcanti Pereira
April/2007
Advisor: Carlos David Nassi
Department: Transport Engineering
The present work has as the main objective to contribute to a multinomial mode
split model of passenger commuting on the basis of estimative of the value of travel
time and using Geographic Information System – SIG – as a tool.
The classic four steps prevision model is applied and a multinomial mode split
model is suggested as the third step of the prevision model. The mode split model
determines the amount of trips is expected in each transport mode (train, buses, van,
subway and automobile) in the place of the frequently used binomial modal split model,
which considers collective and individual transport.
A revealed preference research is applied for attainment of such variables as
times and expenses. On the base of these data, a data processing tool is applied – linear
regression – to obtain the value of travel for AB, CDE and ABCDE classes.
The value of travel time found is determinant on transport utility calculation and
so it made possible to estimate the multinomial modal split of passenger trips.
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INDICE
CONTRIBUIÇÃO PARA MODELAGEM DA DIVISÃO MODAL MULTINOMIALCOM BASE EM ESTIMATIVA DE VALOR DO TEMPO EM TRANSPORTES
ASSOCIADA A UM SISTEMA DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA 1
1- INTRODUÇÃO 1
1.1 – CARACTERIZAÇÃO DO PROBLEMA 2
1.2 – OBJETIVO 5
1.3 - HIPÓTESES A SEREM TESTADAS 5
1.4 - RELEVÂNCIA 7
1.5 - CONTRIBUIÇÃO DA TESE 8
1.5.1 - ENFOQUE ACADÊMICO E ORIGINALIDADE DA PROPOSTA 8
1.5.2 – JUSTIFICATIVA 10
1.5.2.1 - O Modelo de Planejamento de Transportes 10
1.5.2.2 - O Banco de Dados 11
1.5.2.3 - Os Sistemas de Informações 11
1.5.3 – VIABILIDADE E RESULTADOS ESPERADOS 12
1.6 - ESTRUTURA DO TRABALHO 14
2 - SISTEMA DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA (S.I.G.) PARA OS
TRANSPORTES 16
2.2 - INTRODUÇÃO 16
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2.3 - SISTEMAS DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA: DEFINIÇÕES E
CONCEITOS 18
2.4 - ADOÇÃO DO SIG POR AUTORES 19
3 – ANÁLISE E PREVISÃO DE DEMANDA 24
3.1 - INTRODUÇÃO 24
3.2 - ETAPAS DO MODELO DE PREVISÃO DE DEMANDA DE
TRANSPORTES 25
3.3 - CARACTERÍSTICAS DE CADA SUBMODELO E SUA IMPORTÂNCIANO BANCO DE DADOS 26
3.3.1 - GERAÇÃO DE VIAGENS 27
3.3.2 - DISTRIBUIÇÃO DE VIAGENS 28
3.3.3 - DIVISÃO MODAL 28
3.3.4 - ALOCAÇÃO DO TRÁFEGO 29
3.4 - REFERÊNCIA DE AUTORES SOBRE MODELO DE PLANEJAMENTO
DE TRANSPORTES E SIG 31
3.5 – ALGUMAS CONSIDERAÇOES QUANTO AOS SUBMODELOS DE
ANÁLISE E PREVISÃO DE DEMANDA 35
3.5.1 - Abordagens de autores sobre a primeira etapa – Geração de Viagens 35
3.5.2 - Abordagens de autores sobre a segunda etapa – Distribuição de viagens 37
3.5.3 - Abordagens de autores sobre a terceira etapa – Divisão modal 38
3.5.3.1 - Modelo Logit Multinomial 40
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3.5.3.2 - Modelo Logit Binomial 41
3.5.4 - Abordagens de autores sobre a quarta etapa - alocação 45
3.6 - MOBILIDADE E ACESSIBILIDADE 47
4- FUNDAMENTOS PRELIMINARES SOBRE EXTERNALIDADES E VALOR
DO TEMPO 50
4.1 – EXTERNALIDADES 50
4.2 – O VALOR DO TEMPO 51
5 - FUNDAMENTOS PRELIMINARES SOBRE UTILIDADE E CUSTO
GENERALIZADO 60
5.1 – UTILIDADE EM TRANSPORTES 60
5.2 – CUSTO GENERALIZADO DA VIAGEM 64
6 – VARIÁVEIS PARA MODELAGEM DA DIVISÃO MODAL MULTINOMIAL
COM BASE EM ESTIMATIVA DO VALOR DO TEMPO EM TRANSPORTES67
6.1 – CONSIDERAÇÕES PARA AS VARIÁVEIS DO BANCO DE DADOS 68
6.1.1 – Alguns procedimentos para coleta de Variáveis 70
6.1.2 - Delimitação da área de estudo 73
6.1.3 - Seleção de algumas Variáveis 76
7– FORMULAÇÃO DO MODELO PROPOSTO 78
7.1 – CONSIDERAÇÕES PARA O MODELO PROPOSTO 86
7.2 – DEMAIS CONSIDERAÇÕES PARA AS VARIÁVEIS ELENCADAS 91
8 – APLICAÇÃO DO MODELO PROPOSTO – ESTUDO DE CASO 95
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9 - ANÁLISE DE RESULTADOS 124
9.1 - LIMITAÇÕES DO MODELO 129
10 – CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES 135
- BIBLIOGRAFIA 140
ANEXO I - ALGUMAS INFORMAÇÕES DESTACADAS DO QUESTIONÁRIO
PDTU (2002) 153
ANEXO II – ALGUNS PROCEDIMENTOS PARA APLICAÇÃO DOS
QUESTIONÁRIOS 158
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LISTA DE FIGURAS
Figura 3.1 - Divisões parceladas das viagens por modos de transporte.......................................29
Figura 6.1 – Fluxograma Básico de Planejamento de Transportes............................................... 72
Figura 6.2 - Ilustração da Área de Estudo .....................................................................................74
Figura 7.1 – Ilustração da Divisão Modal – individual, coletivo e não motorizado ........................79
Figura 7.2 – Divisão Modal – Viagens Motorizadas.......................................................................80
Figura 7.3 - Fluxograma do modelo...............................................................................................82
Figura 7.4 - Estrutura Geral do Modelo Proposto..........................................................................83
Figura 7.5 – Nested Logit Model 1 ................................................................................................84
Figura 7.6 – Nested Logit Model 2 ................................................................................................85
Figura 7.7 – Estruturação do Modelo em função das variáveis.....................................................86
Figura 7.8 – Modelo de Simulação de Escolha de Modos.............................................................87
Figura 7.9 – Modelo de Divisão Modal com Base em Estimativa de Valor do tempo emTransportes .............................................................................................................................91
Figura 8.1- Zoneamento – RMRJ – 485 zonas de tráfego.............................................................97
Figura 8.2- Características do Zoneamento – partes das zonas de tráfego dos municípios
selecionados. ..........................................................................................................................98
Figura 8.3 - Matriz Trem TT CDE.................................................................................................100
Figura 8.4 - Matriz Trem Cpassag CDE.......................................................................................102
Figura 8.5 – Configuração de parte do Banco de Dados – Tempo e Custos do Modo Individual.104
Figura 8.6 – Configuração de parte do Banco de Dados – Tempo e Custos do Modo Coletivo.105
Figura 8.7 – Configuração de parte do Banco de Dados – Matriz Tempo Modo Coletivo. .........106 Figura 8.8 – Configuração de parte do Banco de Dados – Matriz Cpassag Modo Coletivo. ......107
Figura 8.9 – Configuração de parte do Banco de Dados – Matriz Tempo Modo Individual........108
Figura 8.10 – Configuração de parte do Banco de Dados – Matriz Cauto Modo Individual........109
Figura 8.11 – Configuração de parte do Banco de Dados – Dados de pares de zonas comuns
da Matriz Individual em relação ao Coletivo-C. ....................................................................110
Figura 8.12 – Configuração de parte do Banco de Dados – Dados de pares de zonas comuns
da Matriz Coletivo em relação ao Individual-T......................................................................111
Figura 8.13 – Diagrama de Dispersão Geral ...............................................................................114
Figura 8.14 – Diagrama de Dispersão AB ...................................................................................116
Figura 8.15 – Diagrama de Dispersão CDE.................................................................................118
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LISTA DE TABELAS
Tabela 3.1 – Variáveis Independentes...........................................................................................37
Tabela 7.1 – Divisão Modal – Viagens Motorizadas e não motorizadas.......................................79
Tabela 8.1 – Matriz Trem TT CDE .................................................................................................99
Tabela 8.2 – Matriz Trem Cpassag CDE .....................................................................................101
Tabela 8.3 – Resumo Geral AB CDE...........................................................................................113
Tabela 8.4 – Resumo AB.............................................................................................................115
Tabela 8.5 – Resumo CDE ..........................................................................................................117
Tabela 8.6 – Os valores do Tempo Geral, por Classes de Renda e por motivo da viagem e
Renda Média Mensal ............................................................................................................121
Tabela 8.7 – População e Renda per Capita dos municípios e da RMRJ...................................122
Tabela 9.1 – Resumo de Registros do banco de Dados – Geral, ND, CDE e AB.......................129 Tabela 9.2 – Resumo do Modelo.................................................................................................132
Tabela 9.3 – Resumo do modelo ajustado .................................................................................133
Tabela 10.1 – Renda per capita - comparação...........................................................................136
Tabela 10.2 – Renda e Valor do Tempo......................................................................................137
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CONTRIBUIÇÃO PARA MODELAGEM DA DIVISÃO MODAL
MULTINOMIAL COM BASE EM ESTIMATIVA DE VALOR DO
TEMPO EM TRANSPORTES ASSOCIADA A UM SISTEMA DE
INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA
1- INTRODUÇÃO
O planejamento de transportes é uma atividade complexa cujos resultados refletem
benefícios para a sociedade como um todo. No cenário atual, com a crescente
favelização, bem como a saturação das vias urbanas, o planejamento de transportes é
desenvolvido pontualmente, com o objetivo de solucionar questões locais. É necessárioque tal planejamento tenha uma visão global que objetive solucionar questões,
principalmente, para as populações menos favorecidas.
As populações urbanas de mais baixa renda passaram a ter duas opções: morar cada vez
mais distantes dos locais de trabalho, tendo que arcar com custos crescentes de
transportes, ou em favelas, cortiços ou debaixo de viadutos.
O transporte público é o caminho. Considerando que a massa da população reside nas periferias, há de se pensar em desenvolver um planejamento de transportes que estimule
o uso de modos de maior capacidade (sistema sobre trilhos) alimentado por sistemas de
transporte de baixa e média capacidade (ônibus, van...). Neste sentido, destaque especial
é atribuído a um sistema integrado de transporte que deve desempenhar funções
essenciais como permitir a total mobilidade e acessibilidade da população, levando em
conta os padrões de serviço exigidos pelos usuários e suas linhas de desejo. Para se
pensar em implantar sistema integrado de transporte são necessários investimentos.
A recuperação de investimentos em infra-estrutura de transportes é uma condição
necessária para a retomada do crescimento econômico no Brasil. O investimento em
infra-estrutura promove o crescimento econômico uma vez que aumenta o retorno dos
insumos, incentiva o investimento privado e estimula a geração de empregos, entre
ouros. Porém, as externalidades associadas à oferta dos serviços de transporte têm se
caracterizado como um fator não muito explorado e, por conseguinte, a tendência é que
qualquer investimento pode se situar abaixo do nível esperado.
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2
Uma estratégia alternativa na promoção do investimento privado e público seria
estimular o investimento em infra-estrutura e, conseqüentemente, o crescimento
econômico. Por outro lado, as externalidades positivas associadas à oferta dos serviços
de infra-estrutura implicam um retorno social. (RIGOLON e PICCININI, 1997).
Verificar as externalidades implicadas ao transporte se faz mister, seja no que se refere a
economias nos tempos totais de viagem, seja no que se refere aos gastos com transportes.
Pode-se aplicar a verificação das externalidades como insumo para avaliação de projetos de
transportes. Tal insumo pode possibilitar a comparação de diversos procedimentos e valores
do tempo em transportes obtidos em estudos, com a prática mundial. Posteriormente pode
propiciar o desenvolvimento de uma modelagem na abordagem da valoração do tempo
empregado por um indivíduo em uma atividade, especificamente para este estudo, otransporte de passageiros. Em outras palavras, trata-se de uma ferramenta que, além de
propiciar uma estimativa de divisão multinomial, conforme objetivo deste estudo, também
pode ser utilizada em relação à determinação do valor de uma economia de tempo para uso
em estudos de avaliação de projetos de transportes em países em desenvolvimento, como
por exemplo, o Brasil.
1.1 – CARACTERIZAÇÃO DO PROBLEMA
Os transportes desempenham funções de integração e desenvolvimento, atuando como
um dos principais indutores da transformação do espaço urbano. Assim, geralmente, os
investimentos em infra-estrutura para os transportes coletivos, incentivam ou retraem o
desenvolvimento urbano.
Considerando o deslocamento de um usuário de um determinado bairro para o centro da
cidade, dependendo da sua escolha do modo de transporte (ônibus, van, trem, metrô,
barca...), este pode despender uma quantia variando entre o valor da tarifa de um modo
ou os valores de tarifas de modais de transferência, bem como os gastos em termos de
tempo. A sua escolha será feita baseada em alguns conceitos subjetivos (como conforto,
limpeza e qualidade de serviço) além de critérios explícitos, tais como tempo total
(viagem, acessos e transferências) e custo (tarifa dos modos que compõem a viagem).
Para especialistas no assunto, cabe uma reflexão quanto à forma de medir esses gastos,
o que no final, é um fator preponderante na decisão de políticas de transporte, na
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implantação ou comparação de qual modo de transporte traria benefícios,
principalmente para a sociedade.
Pode-se supor que para qualquer opção que envolva a utilização de qualquer modo para
realização do deslocamento da origem até o destino final, ainda que de forma
espontânea, implicará no dispêndio de um valor em moeda corrente bem como em
termos de tempos. A identificação monetarizada deste valor aliada a uma política de
transportes, com certeza resultará em valores de tarifas compensatórios para usuários e
sociedade como um todo e, também, para o Governo, seja no que tange a redução do
tempo de espera dos usuários, seja em relação a redução do tempo total de viagem, seja
ainda em relação a redução do valor da tarifa, seja em relação aos benefícios
econômicos obtidos pela minimização das externalidades entre outros.
Apesar da existência de diferentes opções de sistemas de transportes em operação na
RMRJ, a falta de planejamento estratégico, não tem permitido o aproveitamento da
potencialidade de cada um dos modos disponíveis. Acredita-se que com um sistema
operando de forma mais adequada, seria possível inclusive incentivar a transferência
modal de usuários do automóvel particular para esses modos mais sustentáveis,
reduzindo-se os impactos na rede viária (MACKETT, 2001).
A integração de sistemas de transporte (CAVALCANTE, 2003) é uma estratégia que
permite ao mesmo tempo fornecer maior acessibilidade aos usuários e racionalizar a
oferta dos serviços de transportes. As conseqüências da integração, dependendo da
forma da sua implantação, podem ser as seguintes:
- reduzir o fluxo de ônibus nos pontos de parada ou terminais da área central, visando
melhorar a operação nos terminais centrais e descongestionar o sistema viário da áreacentral;
- desenvolver pólos de comércio e serviço em torno dos terminais de integração, com a
finalidade de reduzir a necessidade de deslocamento para a área central das cidades;
- reduzir os gastos dos usuários decorrentes da necessidade de transferências entre
linhas;
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para Modelagem da Divisão Modal Multinomial com base em estimativa do Valor do
Tempo em transportes associada a um Sistema de Informação Geográfica - SIG.
1.2 – OBJETIVO
O presente trabalho tem como objetivo principal contribuir para a Modelagem da
Divisão Modal das viagens de passageiros com base em estimativa do Valor do Tempo
e utilizando a ferramenta de Sistema de Informação Geográfica – SIG.
Utiliza-se para o Planejamento de Transportes o clássico Modelo de Previsão de
Demanda em Quatro Etapas, de forma a desenvolver para a 3ª etapa um “Modelo de
Divisão Modal Multinomial”, que determine as frações das viagens por modos (trem,
ônibus, van, metrô, automóvel), e não, como se observa freqüentemente, as frações de
viagens por grupo de modo de transporte, denominado de modelo de divisão modal
binomial, que considera apenas o transporte coletivo e individual.
A modelagem utilizada tem como base pesquisa de preferência revelada para obtenção
de determinadas variáveis como tempos e gastos. Com base nestes dados, utilizou-se
uma ferramenta de análise de dados – regressão linear - para obtenção do valor do
tempo em transportes, segmentando em classes AB, CDE e ABCDE.
O valor do tempo encontrado nos transportes é determinante para cálculo da utilidade
dos modos de transporte, e conseqüentemente, possibilitou estimar a divisão modal
multinomial.
1.3 - HIPÓTESES A SEREM TESTADAS
A hipótese a ser testada é quanto ao valor do tempo, que é uma economia que se traduzem um dos mais importantes benefícios, assumindo valores monetarizados. Com o
aspecto subjetivo, geralmente usado para modelagem da demanda, corresponde ao valor
do tempo de viagem dentro do veículo, entre outros, utilizado para a função do custo
generalizado, estimado em dados empíricos. Os métodos indiretos (modelos
desagregados de demanda) são mais usados que os valores medidos diretamente,
embora também apresentem problemas, por exemplo, na medição de atributos de
viagens, evitando-se agregação e a percepção e outras formas de tendenciosidade.
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6
ORTÚZAR e WILLUMSEN (1996) segundo estudo inglês quanto ao valor do tempo
(BATES, 2000) recomenda para a maioria dos casos, a adoção de valor único do tempo.
Neste estudo, ora proposto, o modelo a ser estudado fará distinção para três classes
sociais (Geral, AB e CDE) e também por motivo de viagem. Verificar-se-á aquela que
responde melhor à realidade. O valor do tempo obtido é expresso em R$/min e também
será apresentado para as unidades R$/hora e R$/mês.
Ressalta-se que para o estudo de caso deste trabalho, utilizam-se informações do Banco
de Dados do Plano Diretor de Transporte Urbano – PDTU (2002) que destacou, além da
Técnica de Preferência Revelada para aplicação dos questionários em pesquisas
domiciliares, a Técnica de Preferência Declarada para estimativa da divisão modal do
PDTU, uma modelagem convencional.
Nesta tese consideram-se as informações do Banco de dados do PDTU sob ótica da
preferência revelada para que se possa estimar, com base nestes dados, a utilidade de
cada modo de transporte (em função da estimativa do Valor do Tempo) para estabelecer
a divisão modal e, comparar com aqueles dados de divisão modal já citado no PDTU.
Tal modelagem associada a um Sistema de Informação Geográfica (SIG) prevê um
Banco de Dados, que consiste num conjunto de variáveis (distância entre pares de zonas
e intrazonas, tempo de percurso, valor de tarifa, por exemplo) a serem estudadas, e
representadas por meio de interface gráfica de grande interatividade. Estudar-se-á todas
as formulações matemáticas existentes em cada etapa, investigando as opções de
métodos, de forma a adotar para este estudo a formulação que melhor configura a
representação dos dados.
Destaca-se, no que tange a etapa de divisão modal, que serão estudadas as seguintes possibilidades para fracionar as viagens no segmento “Coletivo” – trem, ônibus, metrô,
van, e no segmento “Individual”. Com a utilização da metodologia desenvolvida nesta
tese pretende-se identificar a utilidade de cada um dos modos de transporte (método
proposto), diferentemente do tradicionalmente utilizado transporte individual e coletivo
(método tradicional). Para tanto são formuladas as seguintes hipóteses:
- o método proposto produzirá resultados que se aproximem mais da situação real no
que se refere à divisão modal;
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- serão desenvolvidos custos generalizados por classes de renda total, e segmentando-os
em dois subgrupos, a saber, classes AB e CDE;
- a metodologia adotada resultará como conseqüência a consideração do valor do tempo
por classes de renda e geral, como um fator de avaliação da utilidade ou desutilidade de
cada modo de transporte, possibilitando uma outra abordagem para estimar a nova
divisão modal.
1.4 - RELEVÂNCIA
Planejamento de Transporte é uma área de estudo que visa adequar as necessidades de
transporte de uma região ao seu desenvolvimento e de acordo com suas características
estruturais. Isto significa implantar novos sistemas ou melhorar os existentes. Para se
definir o que deve implementado, no que tange aos sistemas de transportes, dentro do
horizonte de projeto, se faz necessário quantificar os custos em termos monetarizáveis
incluídos, ou seja, quão útil é um modo em relação ao outro. A avaliação desta demanda
é feita utilizando-se os modelos de planejamento. Através destes modelos procura-se
modelar o comportamento da demanda e a partir daí definir as alternativas que melhor
se adaptarem a realidade da região.
Assim como no transporte regional de carga a demanda depende tanto do
desenvolvimento da região de produção como dos mercados consumidores, a demanda
de transporte urbano é dependente das características físicas e socioeconômicas da
região de estudo. Qualquer modificação no uso e ocupação do solo tem efeito sobre a
movimentação dessa demanda.
Por isso, essas relações necessitam seguir um planejamento prévio da estrutura urbana e
dos sistemas de transportes, de forma a se obter uma situação de equilíbrio evitando,
como se observa atualmente, resultados indesejáveis como congestionamentos e
dificuldades na circulação de pessoas e mercadorias.
Para um modelo de previsão de demanda de transportes a relevância deste trabalho
reside no fato de aplicar o valor do tempo dos usuários por classe renda – geral, AB e
CDE ao custo generalizado, verificando a utilidade ou desutilidade de cada um dos
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modos elencados para estudo (ônibus, trem, metrô, van e condutor e passageiro de
automóvel). Posteriormente será aplicada a formulação matemática que propicie o
cálculo das frações de viagens por cada modo de transporte, ou seja, um modelo
multinomial, e não o tradicionalmente utilizado – o modelo binomial – coletivo e
individual separadamente.
Neste sentido, pretende-se tratar em despesas monetárias (custo generalizado) os tempos
gastos nos deslocamentos e os custos dispendidos, e desta forma verificar qual a
economia resultante da escolha de outro modo. Tal economia neste estudo será tratada
como o valor do tempo, que representará a utilidade ou desutilidade da escolha do
modo, e propiciará a estimativa da divisão modal multinomial.
Para desenvolvimento da modelagem proposta será necessário utilizar alguns modelos
matemáticos. Segundo NOVAES (1986), adotou-se o modelo convencional, tradicional
no planejamento de transportes, constituído de quatro submodelos que analisam a
demanda de maneira seqüencial, destaque dado as duas etapas intermediárias, a
distribuição e divisão modal. Segue-se o modelo Logit Multinomial para estimativa
probabilística da divisão modal, com tratamento diferenciado na abordagem do cálculo
da função utilidade.
Destaca-se ainda o SIG como instrumento importante de informações temáticas dos
modos de transporte e suas variáveis elencadas, além das informações do Banco de
Dados associado ao SIG.
1.5 - CONTRIBUIÇÃO DA TESE
1.5.1 - ENFOQUE ACADÊMICO E ORIGINALIDADE DA PROPOSTA
Prever o comportamento dos usuários às mudanças nos atributos dos transportes,
implica em se definir um modelo do processo de formação de demanda. O conceito de
modelagem não aborda somente significado matemático ou computacional. Utiliza-se a
modelagem para se obter um enfoque consistente, um quadro estruturado com
informações necessárias, que possa ser justificado com apoio de algum princípio
técnico-econômico conhecido.
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O presente trabalho traz contribuição científica, para o conhecimento, nos seguintes
aspectos:
- Determinação do valor do Tempo em transportes para o caso da Região Metropolitana
do Rio de Janeiro;
- Modelo matemático da função Logit Multinomial, tendo a função utilidade calculada
em função do valor do tempo atribuído ao custo generalizado;
- Modelo matemático da função Logit Multinomial calculado para cinco modos de
transportes: ônibus, van, trem, metrô e automóvel (condutor e passageiro);
Para esta proposta analisa-se o modelo convencional de previsão de demanda – Modelo
Quatro Etapas, que constitui o cerne na maioria de Estudos de Transportes, seguindo a
clássica seqüência de geração de viagens, distribuição, divisão modal e alocação dos
fluxos à rede de transportes.
Como contribuição destaca-se também a retro alimentação do banco de dados do PDTU
– “Matriz Distâncias”, com todos os valores obtidos de distâncias entre pares de zonas,
além da determinação das distâncias intrazonas.
Ressalta-se que nos modelos de Planejamento de Transportes, via de regra, são
enfocados os modos de transporte de forma isolada e independente, coletivo e
individual.
Porém, esta proposta contempla o processo de demanda relacionada a Modelagem da
Divisão Modal Multinomial com base em estimativa do Valor do Tempo em transportes
associada a um Sistema de Informação Geográfica - SIG, utilizando-se para oPlanejamento de Transportes o clássico Modelo de Previsão de Demanda em Quatro
Etapas, de forma a desenvolver para a 3ª etapa um “Modelo de Divisão Modal”,
multinomial, que determine as frações das viagens resultantes de modais (trem, ônibus,
van, metrô, automóvel).
Destaca-se ainda para tratamento da utilidade dos modos de transporte o cálculo do
valor do tempo dos usuários em transportes e desta forma, estabelece a estimativa de
divisão modal.
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1.5.2 – JUSTIFICATIVA
1.5.2.1 - O MODELO DE PLANEJAMENTO DE TRANSPORTES
No planejamento de transportes, a modelagem da divisão modal é um processo
tradicional, bastante difundido e que propicia dividir a matriz de O/D de viagens em
matrizes de O/D por modos de transporte. A modelagem da divisão modal, assim como
na maioria dos sistemas urbanos, vem sendo analisada através da aplicação de modelos
matemáticos, o que permite a obtenção de resultados com boa precisão. No entanto, esta
análise tende a ser simplista e inflexível, pois elimina grande parte da imprecisão e
complexidade do ambiente urbano. Faz-se necessário analisar as viagens em cada um
dos modos de transporte, e é neste raciocínio que se pretende a contribuição da
modelagem baseada no valor do tempo.
Com esta metodologia pretende-se contribuir para que se possa obter:
- Informações mais completas sobre as viagens realizadas;
- Dados qualitativos e quantitativos de maneira agregada ou desagregada a respeito
dessas viagens, possibilitando a obtenção de informações importantes para o
dimensionamento de sistemas de transportes.
- Cruzamento dessas informações entre si, com a possibilidade de aplicação de modelos
matemáticos, com a conseqüente geração de informações que permitam o melhor
dimensionamento do sistema de transportes.
- Determinação do Valor do tempo dos usuários de cada modo e por classe de renda;
- Determinação do Custo generalizado de cada modo estudado;
- Determinação da utilidade de cada modo de transporte em cada grupo de classe de
renda;
- Estimativa da divisão modal dos cinco modos de transporte, um modelo de divisão
multinomial;
Com o aperfeiçoamento do processo de análise dos dados espera-se estar contribuindo
para que a coleta de dados em cidades brasileiras seja implementada, possibilitando a
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1.5.3 – VIABILIDADE E RESULTADOS ESPERADOS
O desenvolvimento de um modelo que associe informações decorrentes de um sistema
de transporte envolvendo diversos modos, que viabilize representações dos dados por
meio de interface gráfica de grande interatividade, possibilitando a incorporação de
operações de geoprocessamento preexistentes, como determinação de variáveis de
distância, tempo de percurso, tarifa, benefícios econômicos gerados à sociedade, torna-
se um importante instrumento de tomada de decisão para o gerenciamento do sistema de
transportes.
O nível de serviço é a qualidade da forma ou da administração de um serviço quando
este é oferecido aos usuários. O impacto deste nível de serviço é percebido quando arepercussão do mesmo é externada através da satisfação ou do retorno material obtido
ao longo de todo o processo pelo usuário. Para esta avaliação é necessário quantificar a
satisfação do usuário, concretizando-a através de modelos matemáticos baseados no
conceito da utilidade. Esta percepção do nível de serviço de uma cadeia de fatores
(atributos) integrantes do processo é melhor alcançada, procedendo-se a análise destes
fatores separadamente.
Para analisar o nível de serviço da escolha modal, considerou-se o valor do tempo dos
usuários de modos individual e coletivo, e aplicou-se este dado como uma utilidade ou
desutilidade para estimativa da escolha modal.
Espera-se como resultados do modelo que este configure uma ferramenta capaz de
permitir, através de uma estimativa do valor do tempo, melhor análise da acessibilidade
dos usuários e racionalização da oferta dos serviços de transportes, bem como:
- reduzir o fluxo de transporte individual;
- descongestionar o sistema viário da área central;
- desenvolver pólos de comércio e serviço em torno dos terminais de integração com a
finalidade de reduzir a necessidade de deslocamento para a área central da cidades;
- reduzir os gastos dos usuários;
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- facilitar o acesso dos usuários às linhas ou redes de transporte de alta capacidade (por
exemplo, metro-ferroviária);
- aumentar o conforto e reduzir os tempos e custos de diferentes modos de transporte,
etc.
Uma vez desenvolvido o modelo pode-se, no futuro, utilizá-lo como uma contribuição
para implantação de um sistema integrado de transportes que afeta, de forma positiva,
os dois setores envolvidos: o setor privado e o setor público, representado pela gestão
do Estado. Ressalta-se no setor privado, que a avaliação financeira para cada modal
envolvido, a partir da implantação do sistema integrado de transportes, resultará os
ganhos importantes para o equilíbrio financeiro de cada empresa, estes oriundos doaumento de demanda transportada e o retorno do investimento realizado, bem como as
oportunidades de exploração de novos negócios. Por outro lado, a avaliação econômica
do sistema integrado de transportes certamente indicará os benefícios econômicos que o
Estado proporcionará para toda a sociedade envolvida, direta e indiretamente, com a
implantação da integração entre modais, benefícios estes mensuráveis através de
expressões matemáticas as quais exprimem custos.
Assim sendo, a implantação de um sistema integrado de transportes proporciona, entre
outros, os seguintes resultados:
- Ampliação da capacidade de transporte ferroviário, através da melhoria do nível de
oferta e regularidade do sistema de trens;
- Racionalização das linhas de ônibus de modo a favorecer a implantação de sistemas
integrados;
- Aumento dos níveis de integração entre os diversos modos, gerando aumento de
eficiência e eficácia global do sistema, através de financiamento de infra-estrutura e
equipamentos fundamentais para um sistema integrado de transportes urbanos,
facilitando a mobilidade dos usuários de baixa renda;
- Elevação dos níveis de serviço dos sistemas de circulação viária e de rodovias de
características urbanas, de modo a reduzir os congestionamentos e seus efeitos diretos;
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- Redução dos impactos ambientais;
- Reestruturação do uso do solo, tendo como fator disciplinador e indutor de ocupações
adequadas, permitindo a retomada do desenvolvimento orgânico das cidades, bairros e
distritos do Estado;
- Redução das pressões sobre o sistema de sub-moradias urbanas, pela ampliação do uso
adequado dos espaços periféricos para habitação, mediante a redução dos tempos de
viagem e dos custos de transporte;
- Aumento da participação do setor privado nas operações e no investimento nos
sistemas de transporte urbano.
1.6 - ESTRUTURA DO TRABALHO
Com a finalidade de propiciar o desenvolvimento de um Modelo de previsão de
demanda de transportes associado a um Sistema de Informação Geográfica (SIG),
desenvolveu-se o presente trabalho a partir de uma revisão bibliográfica até a proposta
do modelo. Para tanto o trabalho se apresenta conforme os capítulos descritos a seguir.
O Capítulo 1 compreende uma introdução ao assunto, abordando as características
gerais dos sistemas de transportes urbanos, identificação do problema, sua relevância,
objetivo e justificativa.
O Capítulo 2 é dedicado à descrição do estado da arte do Sistema de Informação
Geográfica (SIG), abordando também seu enfoque nos sistemas de transporte,
conceitos, hardwares e softwares utilizados, a adoção do SIG por autores.
O Capítulo 3 aborda os conceitos básicos do Modelo de Planejamento de Transportes,
varáveis do banco de dados e métodos para estudo de cada fase das quatro etapas de
planejamento de transportes, bem como referência de autores sobre Modelo de
Planejamento de Transportes e SIG, a limitação dos submodelos de planejamento,
mobilidade e acessibilidade.
O Capítulo 4 encontra-se conduzido por uma revisão bibliográfica embasada em artigos
de autores mais recomendados em função da área, assim como em trabalhos
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específicos/teses e, se concentra na análise de conceitos e considerações quanto a
Externalidades e Valor do Tempo em Transportes.
A etapa seguinte, contida no Capítulo 5, destaca uma revisão bibliográfica embasada em
artigos de autores em função da área, assim como em trabalhos específicos/teses e, se
concentra na análise de conceitos e considerações relacionadas à Utilidade/Desutilidade
e Custo Generalizado.
Uma vez especificadas as peculiaridades acima, inicia-se no Capítulo 6 considerações
para as variáveis do banco de dados, algumas abordagens de diferentes autores, e de que
forma se daria a coleta de dados.
O capítulo 7 visa uma contribuição para Modelagem da Divisão Modal Multinomial
com base em estimativa do Valor do Tempo em transportes associada a um Sistema de
Informação Geográfica – SIG.
O Capítulo 8 se concentra no Estudo de Caso do Rio de Janeiro, ou seja, trata da
aplicação da modelo citado anteriormente a dados reais atuais.
No Capítulo 9 apresenta-se análise do modelo ao estudo de caso acima, com
apresentação de resultados a fim de que se tenha a verificação prática do modelo
proposto.
O Capítulo 10 se refere às conclusões e recomendações.
Por fim, bibliografia e anexos.
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2 - SISTEMA DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA (S.I.G.) PARA OS
TRANSPORTES
Para operação dos sistemas de transporte, assim como para seu planejamento e
monitoração torna-se necessário dispor de, ou conhecer, uma base quantitativa de dados.
Estes dados, uma vez implementados para o processo da modelagem da demanda
associados a uma plataforma de Sistema de Informações Geográfica (SIG), permitem
não somente uma base socioeconômica geo-referenciada, como uma representação mais
eficaz da malha viária e da rede de transporte público. Ou seja, constata-se um valiosa
ferramenta de suporte ao processo de gestão e planejamento urbano e regional do setor
Transportes, entre outros setores.
Este capítulo é dedicado à descrição do estado da arte do Sistema de Informação
Geográfica (SIG), abordando sua adoção por autores para desenvolvimento de estudos
especificamente relacionados à área de transportes, assim como à abrangência de sua
aplicação em outras áreas.
Inicialmente destaca-se como introdução um breve entendimento sobre a origem e
tecnologia de SIG, suas peculiaridades, as áreas de aplicação e características deste por
sistema comercializado, bem como conceitos, definições e estudos referenciados por
autores, de forma a familiarizar a abordagem proposta nesta tese.
2.2 - INTRODUÇÃO
Atualmente vislumbra-se o desenvolvimento do planejamento de transportes aliado a
uma base geo-referenciada. Cada vez mais o setor de transportes necessita dessa
iteração. A saturação das vias urbanas é rapidamente percebida, quando na fase de planejamento, se um mapa temático é associado. Mas esta idéia não é tão recente.
Um dos primeiros SIG foi desenvolvido no Canadá em 1962, sendo denominado CSIG
(Canada Geographic Information Systems) direcionado à realização de inventários de
terras em âmbito nacional, envolvendo diferentes aspectos socioeconômicos e
ambientais.
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O Geoprocessamento muitas vezes é entendido como sinônimo de SIG (Sistema de
Informação Geográfica). Os Sistemas de Informação Geográfica (SIG) são tecnologias
de Geoprocessamento que lidam com informação geográfica na forma de dados
geográficos. Por sua vez, dados geográficos podem ser classificados como dados
espaciais e dados de atributos. Estes dados permitem que se conheça a estrutura
geométrica de entes espaciais (casa, rua, rio, parcela de solo, viatura, etc.) bem como
sua posição no espaço geográfico (RAFAELI NETO, 2003).
Em outras palavras, a diferença entre SIG e Sistema de Informação (SI) convencional é
que o SIG incorpora componente espacial e os dados podem ser correlacionados.
Os Sistemas de Informações Geográficas têm desempenhado um papel importante comointegrador de tecnologia. Com o SIG é possível elaborar mapas, modelar, fazer buscas e
analisar uma grande quantidade de dados, todos mantidos em um único banco de dados.
Como algumas peculiaridades do SIG podem-se destacar a integração de tecnologia,
bem como a associação de informações ao banco de dados. As informações do SIG são
vinculadas a um sistema de referência espacial. Outra peculiaridade é facilitar a tomada
de decisões em curto prazo.
As áreas de aplicação de SIG extrapolam o uso no marketing e na logística. Estes
sistemas surgiram em estudos ambientais e urbanos, sendo em seguida utilizados nas
áreas de energia, água e esgoto, saúde e em estudos populacionais. Devido à
importância que os dados espaciais ocupam na atividade logística assim como em
outras, os SIG possibilitam inúmeras aplicações. Com isso, é importante ressaltar que
dentro do geoprocessamento, as aplicações são ilimitadas.
O Sistema de Informação Geográfica é identificado em alguns softwares presentes no
mercado, os quais podem fazer interface com este ambiente. São estes softwares, entre
outros: GEOVISION, ARC/INFO, MAXICAD, MAPTITUDE, EMME 2,
TRANSCAD, assim como Sistemas DBMS (DataBase Management System),
ORACLE, Sistemas CAD, AUTOCAD (2D e 3D).
O Sistema de Informação Geográfica - SIG, no que se refere à área de transporte, e
especificamente no que tange a esta proposta de tese, deve ser direcionado para a
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2.4 - ADOÇÃO DO SIG POR AUTORES
Ao planejamento de transporte tradicional tem sido acrescida a análise de resultados e
conseqüente avaliação, de forma a promover a contínua retro-alimentação. Tem sido
incorporada e representada a interação entre o uso do solo e o sistema de transportes
devido à integração das Redes Neurais (RN), dos Sistemas de Informação Geográfica
(SIG) e Sensoriamento Remoto (SR), entre outros.
O sucesso de um projeto depende, em grande parte, da escolha e uso de ferramentas
adequadas para o seu desenvolvimento. ROSE (2001) ao comparar três softwares de
SIG, aplicados ao planejamento de transportes, quanto às suas características funcionais
e desempenho - UFOSNET, TRANSCAD e ARCVIEW pôde concluir que embora ostrês sistemas atendam perfeitamente à configuração mínima desejada para um software
SIG, somente o TRANSCAD e o UFOSNET enquadram-se de fato na categoria de SIG-
T, ou seja para a área de transporte, uma vez que o ARCVIEW praticamente não
fornecia as principais ferramentas necessárias à solução de problemas de transportes
específicos.
Atores do setor de planejamento de transporte, com a divulgação do SIG, terão nos
próximos anos a facilidade de obter, usar, e distribuir os dados espaciais que, se
utilizados de forma direcionada, fornecerão uma riqueza de informações sobre o
transporte.
FLETCHER e HANCOCK (2002), em seu artigo comentam a impossibilidade de
planejar o futuro sem as informações atuais (do presente) e do passado, e destacam para
o cenário de planejamento a importância de compreender e usar a informação
geográfica, através de sistemas de informação geográfica (SIG-t) utilizando registrosdigitais, mapas, imagens, dados espaciais. Comentam ainda que os sistemas de
informação geográfica estão sendo cada vez mais influenciados, ou afetados pela
atividade de transporte, com uma visão inteligente do sistema do transporte.
Estudar determinados submodelos de transporte permite associar correlação de
respostas para as variáveis utilizadas. Diversos trabalhos vêm sendo desenvolvidos de
forma a estabelecer tal correlação. Por exemplo, podem-se obter fatores de viagens
geradas para cada classe social, correlacionados com o tipo de padrão de uso de solo.
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TACO et al.(1997) constataram ser possível, através da análise dos dados contidos nas
fotografias aéreas - para a geração de viagens, uma setorização da estrutura urbana, a
qual possibilite identificar sistematicamente setores com características iguais. Essas
características permitem definir padrões geométricos e fotográficos na estrutura urbana,
fazendo uso dos Sistemas de Informação Geográfica e do Sensoriamento Remoto.
Outro estudo nesta linha de metodologias baseadas nas tecnologias do Sistema de
Informação Geográfica (SIG) e do Sensoriamento Remoto (SR) é destacado.
ANDRADE (2001) ressalta que para um estudo comparativo entre diferentes Unidades
de Análise (UA) utilizadas para a quantificação da produção de viagens no processo de
planejamento de transportes, foi possível demonstrar a influência das características
tipológicas das UA’s na representatividade das informações (definidas na pesquisacomo os parâmetros de análise comparativa, como o tamanho, o método de definição
dos limites, e os níveis de agregação e homogeneidade das informações), bem como nos
resultados da produção de viagens no processo de planejamento de transportes.
Por outro lado pode-se combinar o planejamento do uso do solo urbano com estrutura
integrada ao sistema de transportes dentre os principais modelos existentes (SILVEIRA,
1988).
Outra aplicação de SIG e Planejamento de Transporte é direcionada para análise de
causas. QUEIROZ et al.(2003) desenvolvem uma metodologia para georeferenciar os
acidentes cadastrados no Sistema de Informações de Acidentes de Trânsito de Fortaleza
SIAT-FOR, usando uma rotina desenvolvida na linguagem de programação do software
TRANSCAD (denominada GISDK).
Segundo OLIVEIRA (1997), O TRANSYT é um dos mais difundidos modeloscomputacionais para obtenção de planos semafóricos, mas sua utilização não é simples
face a complexidade para a organização de dados de entrada e para análise de seus
resultados. Porém, o autor propõe a utilização da tecnologia de sistemas de informações
geográficas (SIG) para a produção e visualização de planos de tempo fixo para sistemas
semafóricos, com o objetivo de facilitar a produção e análise de programação
semafórica, e um novo sistema que integra um SIG ao TRANSYT. Este sistema,
batizado de SIGTRAF, o qual emprega tecnologia, é capaz de extrair do SIG as
relações entre as interseções necessárias à produção de modelos de entrada para o
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TRANSYT. Tal sistema é capaz de permitir novas formas de análise dos resultados
de simulação do tráfego e programação semafórica e o armazenamento de todas as
informações da rede de interseções no SIG permite o seu fácil acesso e alteração.
Dentre diversas aplicações do SIG, percebe-se que aquelas relacionadas às ferramentas
de tomada de decisão são, a cada dia, mais requisitadas. Desde o final do século
passado, pesquisadores de diversas áreas vêm empregando os SIG - Sistemas de
Informação Geográfica, com maior intensidade, proporcionando meios eficientes de
melhorar a eficiência de trabalhos que envolvem informações contidas em mapas
armazenados de forma digital.
Uma outra aplicação do SIG é direcionada para um estudo de acessibilidade como umimportante instrumento de avaliação da qualidade do serviço de transporte numa região.
De acordo com JANUÁRIO (1995), a partir de uma avaliação dos modelos de
acessibilidade existentes, é proposto um modelo para a obtenção de níveis de
acessibilidade para uma dada região onde, incorporando vantagens da utilização dos
SIG, é feito o tratamento cartográfico dos índices calculados, obtendo-se um produto
gráfico que objetiva a visualização dos mesmos, dispensando-se a consulta a tabelas e
listas, agilizando, com isso, o processo de tomada de decisão.
Destaca-se também que o compartilhamento das informações necessárias à
programação das viagens e ao controle da circulação, assim como aos demais
participantes do processo de planejamento de transportes, como forma de
gerenciamento da mobilidade também pode fazer uso dos Sistemas de Informação de
Transportes.
VIANNA (2000) verificou problemas principalmente em áreas mais adensadas, malatendidas por serviços de transporte público, onde o planejamento e a utilização dos
espaços existentes são feitos de maneira inadequada. Propôs o gerenciamento integrado
de estacionamentos com a utilização dos recursos da telemática, a fim de garantir a
interação entre usuário, o controlador de tráfego, e os demais participantes, englobando
mecanismos que abrangem a identificação das vias de acesso, as condicionantes para o
posicionamento de painéis de mensagem variável, entre outros.
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Mais uma vez é destacada a importância de SIG para subsidiar o processo de
formulação de políticas públicas no que se refere ao planejamento e à operação dos
sistemas de transporte em tempo real para tomada de decisões.
DELGADO (2002) desenvolve metodologia para avaliar transporte e uso do solo
urbano, e seus impactos na ocupação do solo urbano, por meio de técnicas de
geoprocessamento (SIG) e de avaliação por critérios múltiplos (MCE) e articuladas com
o urbanismo das redes de transporte. Visa a identificação das relações espaço-tempo no
território e a regulação dessas relações mediante a construção de cenários prospectivos,
revelando, através de mapas, a polarização social e espacial (de segregação, auto
segregação e descentralização urbanas).
Ainda seguindo esta linha é desenvolvida uma metodologia de avaliação qualitativa
para hierarquização das informações geo-referenciadas, através de pesquisas a
profissionais de Transportes de áreas afins. Aborda GUEDES (1998) a utilização da
tecnologia dos Sistemas de Cartografia Digitalizada Geo-referenciada, enfocando o
processamento e a visualização, em mapas, informações técnicas para Sistemas de
Informações Geográficas para Transportes SIG-T, com banco de informações técnicas,
para a otimização das atividades inerentes às referidas áreas, divididas em três grupos:
Informações Gráfico-técnicas, Informações Socioeconômicas e Informações de
Engenharia de Transportes, priorizando as informações como subsídios à constituição
de Sistemas Informações Geográficas para Transportes, para cidades de grande porte.
De acordo com FREITAS (1999) ferramentas de apoio à tomada de decisão para
avaliação de sistemas de transporte coletivo de média capacidade segundo múltiplos
critérios podem influenciar de forma significativa os resultados do processo de seleção
de alternativas de projetos de transportes. No caso, a incorporação da variávelambiental, expressa através dos custos da poluição do ar associada à saúde humana, foi
apontada como um dos critérios de decisão.
Observa-se a abrangência da SIG como ferramenta para desenvolvimento de vários
estudos. Seguindo um pouco a linha de pesquisa que esta tese propõe, especificamente o
uso do SIG na terceira etapa do clássico Modelo de Planejamento de Transportes, pode-
se pesquisar uma outra tese direcionada para etapa de alocação (quarta etapa).
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SILVA (2000) desenvolveu ferramenta para a análise da redistribuição dos fluxos de
passageiros na rede brasileira de transporte aéreo regular doméstico, cuja abordagem se
baseia na integração de um sistema de informação geográfica (SIG) a técnicas de
alocação, ressaltando também a sua importância no sentido de auxiliar os técnicos
representantes do poder público e das empresas de aviação durante a aplicação desta
ferramenta no processo de planejamento das linhas aéreas.
DANTAS (2000), em outras palavras, destaca que modelagens tradicionais em
transportes são limitadas na incorporação das dimensões geográficas e temporais,
afetando assim interações urbanas e conseqüentemente a previsão da demanda de
viagens, propondo metodologia baseando-se na integração das redes neurais e dos
sistemas de informação geográfica (SIG).
Conclui-se sobremaneira a importância do SIG. Como um integrador de tecnologias é
também evidente em sua vasta abrangência. O desenvolvimento do SIG tem se baseado
não somente na área de sistemas de transporte como pôde-se ilustrar acima, mas
também são verificadas inovações que ocorreram em áreas distintas, entre outras:
Geografia, Cartografia, Fotogrametria, Sensoriamento Remoto, Topografia, Engenharia
Civil, Ciência da Computação, Pesquisa Operacional, Inteligência Artificial,
Demografia, e muitos outros ramos das Ciências Sociais, Ciências Naturais e
Engenharias.
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3 – ANÁLISE E PREVISÃO DE DEMANDA
3.1 - INTRODUÇÃO
O Planejamento de Transporte está cada vez mais se tornando uma atividade dinâmica
num ambiente em transformação. A ferramenta de análise e previsão de demanda tem
sido utilizada amplamente, com aplicação direta do modelo de quatro etapas até
variações na estrutura teórica do modelo, inclusive o reconhecimento de algumas
imposições/limitações.
O avanço na área computacional vem permitindo mudanças de padrões de análise, bem
como na quantidade e qualidade dos recursos destinados à elaboração de redes.
O planejamento de transportes tem se tornado uma ferramenta básica para os atores
envolvidos e toda esta evolução no campo de geoprocessamento tem oferecido respostas
rápidas para análises de ações e efeitos, com resultados econômicos e financeiros de
medidas implantadas, mais perceptíveis ao planejador.
Na análise e previsão de eventos relacionados a transporte tem sido amplamente usado o
instrumental formado por algoritmos de rede, com variações na estrutura teórica desde a
consolidação do modelo de quatro etapas durante as décadas de 60 e 70 (ALVIM,
2001).
Planejamento de transportes é uma área de estudo que visa adequar as necessidades de
transporte de uma região ao seu desenvolvimento de acordo com suas características
estruturais. Isto significa implantar novos sistemas ou melhorar os existentes.
Atores dos setores de gestão pública e privada em transportes estão se aprimorando no
sentido de avaliar, organizar e coordenar o transporte dentro dos centros urbanos, a fim
de minimizar os problemas decorrentes desta atividade. Para a minimização destes
problemas é necessário um entendimento do padrão básico de viagens, bem como os
motivos e desejos da população, enfim dados socioeconômicos, de padrão e uso do solo,
projetos previstos entre outros, necessários para qualificar e quantificar as viagens em
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- Modelos de Alocação de Fluxo - nesta etapa verifica-se como as viagens se distribuem
na rede composta pelos modos de transporte, com o objetivo de avaliar a capacidade das
mesmas em absorver a demanda gerada.
3.3 - CARACTERÍSTICAS DE CADA SUBMODELO E SUA IMPORTÂNCIA
NO BANCO DE DADOS
O procedimento clássico para planejamento de transportes compreende inicialmente
uma coleta de dados conforme descrito anteriormente. De posse dos dados necessários
inicia-se a fase de identificação da demanda futura utilizando-se para isto, modelos de
demanda direta ou o modelo seqüencial de demanda (modelo de 4 etapas) para os quais
destacam-se algumas considerações necessárias para tratamento de determinadasvariáveis, elencadas a partir de estudos de autores.
Para esta proposta de estudo, acresce-se também, para as etapas descritas a seguir, outra
possível fonte de coleta de dados, apresentada entre parêntesis, caso não houvesse a
disponibilização dos dados atuais para o modelo proposto. Ressalta-se que face ao
recente estudo do PDTU a coleta de dados, a princípio, será em função deste.
A descrição do banco de dados e a fonte de coleta destes é uma atividade que requerdeterminada análise. Por exemplo, é necessário verificar variáveis e fatores de
influência.
Elenca-se diversas variáveis que podem influenciar o comportamento das viagens tais
como:
- origem e destino (questionários);
- características socioeconômicas dos usuários: renda, escolaridade, idade, motorização,
etc. (questionários de pesquisas)
- tipo (natureza) da viagem: trabalho, escola, compras e recreacionais (questionários)
- padrão de uso do solo: empregos por ramo de atividade, veículos emplacados,
unidades de ensino-matrículas do ensino fundamental / médio / profissionalizante,
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instituições de ensino superior e matrículas, etc. (FUNDAÇÃO CIDE páginas 257, 236,
137, 143)
- características da oferta: quantidade/ frota, tarifas, freqüência, capacidade, ponto de
origem / destino, horário de partida/chegada (operadoras de modos de transportes e
órgãos fiscalizadores);
- velocidade dos modos (in loco, através do levantamento do tempo de percurso
realizado da origem ao destino e da distância em km, por cada modo)
- tempo médio de viagem, tempo excedente que representa o tempo gasto esperando ou
caminhando até chegar ao meio de transporte;
- distância;
- custo com transporte, com estacionamento, entre outras. que podem influenciar o
comportamento das viagens, entre outras variáveis;
Com base nas informações acima obtidas, as variáveis que serão utilizadas para este
estudo tem como fonte de dados o PDTU (2002), e são elencadas no capítulo 8.
3.3.1 - GERAÇÃO DE VIAGENS
A importância deste método está no fato de que seu resultado é o ponto de partida de
todo o procedimento. Assim deve-se cuidar para que o resultado desta etapa seja o mais
preciso possível, e este que modelo matemático represente a demanda de transporte de
acordo com a realidade estudada.
Esta etapa visa desenvolver um modelo matemático que represente a demanda de
transporte com base em informações levantadas em questionários aplicados aos
entrevistados. O modelo matemático é calibrado utilizando observações tomadas
durante o ano base por meio das diversas pesquisas.
As formulações matemáticas mais comuns utilizadas nesta etapa são: Fator de
Crescimento, Taxas de Viagem, Classificação Cruzada, Regressão, Modelos de Escolha
Discreta, entre outras.
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3.3.2 - DISTRIBUIÇÃO DE VIAGENS
Criar uma matriz O/D de viagens futuras a partir dos dados do ano base e das projeções
viagens produzidas e atraídas.
A distribuição é feita com base na potencialidade de cada zona de gerar viagens, na
atratividade das zonas de destino e na distância, tempo ou custo de transporte entre cada
par de zonas de origem e destino.
As formulações matemáticas mais comuns utilizadas nesta etapa são: Fator de
Crescimento, Modelo Gravitacional, Fator sócio-econômico, Custo Generalizado, entre
outras.
3.3.3 - DIVISÃO MODAL
A divisão modal é feita com base nas variáveis que o usuário utiliza para fazer a sua
escolha. Os fatores que influenciam a escolha modal incluem usualmente características
socioeconômicas (atributos dos usuários) e as características dos serviços dos modos de
transporte (atributos do sistema de transporte).
As formulações matemáticas mais comuns utilizadas, entre outras, nesta etapa são, para
os modelos determinísticos, os métodos quantitativos simples: Regressão Linear,
Curvas de Desvio, Classificação Cruzada. Para os modelos probabilísticos tem-se: Logit
Binomial e Logit Multinomial.
De acordo com o tipo de região de estudo e dos sistemas de transportes existentes, uma
primeira divisão pode ser feita para avaliar a proporção de viagens realizadas por
transporte coletivo, aquelas realizadas por transporte individual e, num segundomomento, aquelas realizadas por modos separados tal como se propõe neste estudo. E a
partir desta primeira divisão faz-se uma nova divisão das viagens em alternativas
relativas às divisões iniciais. Determina-se a proporção de viagens por modo binomial e
por modos independentes através de uma relação matemática (calibração) entre o
número de viagens e as características socioeconômicas dos viajantes e/ou as
características dos meios de transporte oferecidos, abordadas neste modelo proposto
com base em estimativa de valor do tempo em transportes, conforme ilustra a Figura
3.1.
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Figura 3.1 - Divisões parceladas das viagens por modos de transporte.
3.3.4 - ALOCAÇÃO DO TRÁFEGO
Verificar como as viagens se distribuem na rede composta pelos modos de transporte,
inclusive os transportes integrados.
A premissa básica dos modelos de tráfego é que a velocidade é uma função decrescente
em relação à densidade. Se a densidade aumenta, o espaço entre os veículos diminui e
os motoristas reagem, diminuindo a velocidade.
Nesta sub-etapa se faz necessário alguns entendimentos pertinentes, tais como rede de
transporte e o comportamento da oferta e da demanda.
Total de Viagens entre um parde zonas de tráfego
Viagens tipo
Multinomiais
Mod. Proposto U = CG
Ônibus VanTrem Condutor e passageiro
de automóvel
Metrô
Viagens Tipo Binomial
Modelo Clássico
Coletivo Individual
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Uma rede é uma simplificada representação de um sistema de transportes. É definida
por uma série de nós e arcos, sendo que os nós são os elementos de onde partem,
chegam ou se transferem fluxos, e os arcos são os condutores deste fluxo, de nó a nó
(CALIPER, 2002).
Esta rede tem a característica de representar a atual oferta de transportes em cada uma
das ligações que constituem a rede existente, através da especificação das características
operacionais dos subsistemas modais existentes na área em estudo. Para descrever a
rede de transportes, cada ligação contém informações como tipo da infra-estrutura,
comprimento, velocidade ou tempo de percurso, custos e capacidade, entre outras
informações.
As formulações matemáticas mais comuns utilizadas nesta etapa são: Método Tudo ou
Nada, Método STOCH, Método Incremental, Método Restrição de Capacidade, Método
Equilíbrio do Usuário, Método Equilíbrio do Usuário Estocástico, Método Sistema
Ótimo, entre outras.
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3.4 - REFERÊNCIA DE AUTORES SOBRE MODELO DE PLANEJAMENTO
DE TRANSPORTES E SIG
Os modelos tradicionais utilizados em Transportes, chamados de "modelos de quatro
etapas" ou MUT (Modelo de Uso do Solo e Transportes), os quais empregam quatro
etapas (ou submodelos) aplicadas seqüencialmente -geração de viagens (atração e
produção), distribuição, divisão modal e alocação dos fluxos à rede de transportes, são
também conhecidos como Urban Transportation Planning System (UTPS). A
evolução de sua origem é apresentada a seguir.
O Planejamento de políticas públicas no setor de transporte urbano é largamente baseado na aplicação de modelos conceituais, normalmente com grande uso de
instrumental estatístico e matemático. NOVAES (1986) apud DE TONI (2000) entende
o conceito de modelo como "um enfoque bem definido e consistente, em um quadro
bem estruturado, que possa ser justificado com o apoio de alguma teoria ou de
princípios técnico-econômicos universalmente aceitos". Algumas críticas ao enfoque
convencional de planejamento podem ser sintetizadas. O enfoque sistêmico, que não
analisa as relações de poder entre os atores sociais. E os modelos (softwares) utilizados
em Planejamento de Transportes são tradicionalmente caros, complexos, inflexíveis e
dependentes de suposições restritivas.
Conforme resumido por GAKENHEIMER Apud DEBATIN NETO (1998), o processo
mais abrangente de planejamento de transportes foi desenvolvido nos EUA, nos anos
50. Ele tem sido denominado Urban Transportation Planning System (UTPS). A fase
inicial, apresenta bases técnicas ao esforço de construção de rodovias, assim como a
algumas políticas de apoio ao automóvel. A partir dos anos sessenta, com aconscientização dos impactos sociais e ambientais gerados a partir do aumento da
capacidade de tráfego, surge a necessidade de balancear os custos financeiros frente aos
sociais e ambientais. Além de ser usado nos EUA, o UTPS foi também usado em todo o
mundo, inclusive nos países em desenvolvimento, em estudos e projetos que
começaram na década de setenta.
Atualmente se discute uso do tradicional modelo de planejamento e seus submodelos
(etapas), pois é sabido que estes possuem limitações e desta forma, outras metodologias
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embarcadores de produtos de alto valor agregado, qual a importância relativa de
determinados fatores, tais como, tarifa, confiabilidade, tempo, intervalo entre embarques
e segurança, quando da escolha dos modal de transporte, rodoviário, ferroviário ou
marítimo de cabotagem.
ARY (2002) ressalta a importância de dados locais para a caracterização da demanda de
viagens no que diz respeito à sua geração, distribuição e divisão modal frente a
implantação de pólos geradores de tráfego (shopping centers) e conclui que os modelos
tradicionais, que utilizam apenas uma medida do porte do empreendimento como
variável explicativa para previsão de viagens atraídas por esses empreendimentos, não
são adequados à realidade local, pois destaca a influência de aspectos locacionais e
socioeconômicos da área de implantação do pólo
Dado que os deslocamentos diários relacionam-se à complexa dinâmica urbana, a
modelagem de transporte não deve ser limitada a formulações lineares como se têm
observado. A necessidade de geração de informações qualitativas sobre os
deslocamentos urbanos, bem como a incorporação de propriedades urbanas na
modelagem de transporte tende a estabelecer um novo panorama para os estudos de
transportes.
Segundo DANTAS (2000), são observadas mudanças no planejamento do transporte
urbano em direção a uma abordagem estratégica, e as técnicas de modelagem no
contexto do planejamento estratégico tendem a assumir um papel complementar,
dedicando-se a prover informações adicionais para o planejamento.Tais mudanças
integram a incorporação e representação da interação do uso do solo e o sistema de
transportes sob forma de abordagem espacial, integrando Redes Neurais (RN), Sistemas
de Informação Geográfica (SIG) e Sensoriamento Remoto (RN).
RAIMONDI et al.(1999) com objetivo de construir uma estrutura de processamento de
dados baseada em plataforma de SIG a fim quantificar os fenômenos da poluição
atmosférica causados pelos transportes público e particular. Nos mapas da província da
Bolonha puderam verificar uma situação curiosa: a taxa do motorização dobrou em
quase dez anos, e o crescimento da população era estável. Tal cenário indicava a
necessidade de ações corretivas para modificar a escolha modal e para dar uma função
específica ao transporte público.
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BEZERRA (1988) ao constatar a inexistência de avaliação de impactos sobre o meio
ambiente (poluição do ar e sonora) pela metodologia de planejamento de transportes
urbanos (modelo de 4 etapas) propõe um novo conceito para se trabalhar a atribuição de
tráfego no planejamento de transportes urbanos: capacidade de suporte ambiental,
definindo relações que orientem a escolha de alternativas de projeto de transportes
urbanos, pela combinação das características operacionais do tráfego com as diferentes
capacidades de dispersão e concentração de poluentes relativas às características
topográficas, climatológicas e de configuração espacial da via e seu entorno, entre
outros.
De acordo com ROMERO (1995) é possível tratar da formulação de modelos para
análise e previsão de demanda por transporte interurbano por ônibus, através defundamentações teóricas em que se baseiam os modelos econométricos e de alguns
aspectos que tornam conveniente a aplicação deste tipo de abordagem à previsão de
demanda por transporte interurbano por ônibus, como por exemplo variáveis de melhor
desempenho dos modelos especificados resultaram ser a tarifa e o consumo residencial
de energia elétrica.
Essa situação pode ser melhor entendida no ambiente de gestão pública, envolvendo
diversos atores, quando se verifica os resultados de um planejamento de transportes
sendo manipulado de forma tendenciosa na livre busca de metas individuais por parte de
seus componentes. A análise e previsão de demanda são ferramentas de auxílio à
tomada de decisões no planejamento de transportes que, simulando padrões de
deslocamento futuros, podem indicar caminhos para investimentos.
MATOS (1983) aborda a necessidade de preencher uma lacuna existente no
Planejamento do Transporte Urbano no Brasil adequando à realidade de cidades brasileiras de médio porte onde o procedimento proposto para a previsão de demanda
deveria se adequar à realidade de cidades brasileiras de médio porte, se aliando aos
métodos econométricos comumente utilizados algumas técnicas de pesquisa
operacional.
Verificar como determinadas variáveis podem interferir em fases dos submodelos de
planejamento de transporte representa um importante subsídio aos órgãos responsáveis
pela gestão dos transportes na definição das diretrizes de planejamento, política de
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investimento e, principalmente, na avaliação de melhorias e de novas alternativas de
transporte coletivo. Identificação de variáveis intervenientes na distribuição de viagens
e o fluxo de viagens começam a ser estudadas.
3.5 – ALGUMAS CONSIDERAÇOES QUANTO AOS SUBMODELOS DE
ANÁLISE E PREVISÃO DE DEMANDA
3.5.1 - ABORDAGENS DE AUTORES SOBRE A PRIMEIRA ETAPA –
GERAÇÃO DE VIAGENS
A primeira etapa “Geração de Viagens” consiste na aplicação de modelo matemático
que represente a demanda de transporte de acordo com a realidade estudada. Talmodelo tem como base de informações os dados levantados em questionários aplicados
aos entrevistados, os quais podem seguir o método de preferência declarada ou revelada.
De forma resumida admite-se que método de pesquisa baseado em preferência
declarada apresenta cenários para o sistema de transporte, o qual pode ser o modo atual
utilizado pelo entrevistado ou não, em função da melhoria de determinados parâmetros
de nível de serviço e o entrevistado manifesta interesse ou a intenção em pagar por
determinada tarifa. Representa uma situação futura.
Já o método de pesquisa baseado em preferência revelada consiste em levantar
informações atuais sobre as características do serviço de transporte utilizado pelo
entrevistado em suas viagens diárias, de forma a estabelecer o perfil atual das viagens
do modo utilizado, bem como o valor da tarifa. Representa a situação atual. O modelo
matemático é calibrado utilizando observações tomadas durante o ano base por meio das
diversas pesquisas.
A diferença entre a determinação da produção de viagens e a determinação da atração
de viagens é que, enquanto na primeira as variáveis explicativas são número de
domicílios e características individuais, na segunda as variáveis que melhor explicam a
atração de viagens por zona são referentes ao uso do solo e empregos oferecidos por
zona.
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Segundo OLIVA et al. (2001), a modelagem para previsão de geração de viagens
depende essencialmente de três fatores: da quantidade, da qualidade dos dados e da
forma estrutural dos modelos.
Em relação aos dados, estes são obtidos através das relações observadas entre as
características das viagens e informações sobre as atividades socioeconômicas da
população. Assim, os fatores que influenciam na geração de viagens, para ORTÚZAR e
WILLUMSEN (1996), são: renda, propriedade de automóvel, estrutura do domicílio,
tamanho da família, valor do solo, densidade residencial, acessibilidade etc. No entanto,
existem ainda outros fatores que podem influenciar na atração de viagens numa dada
zona, como o número de empregos ofertados e atividade comercial.
REYES (1999) apresenta procedimento para estimativa do número de viagens quando
as zonas de controle que formam a área de estudo são divididas segundo o critério de
distância de acesso às linhas de ônibus, da matriz origem-destino (O/D) a partir de um
modelo de escolha discreta em combinação com uma matriz O/D de transporte público.
FLEMMING (1993) destaca a importância da previsão da demanda de transporte de
passageiros no planejamento de transportes, apresentando um método heurístico de
alocação de contadores volumétricos de tráfego, numa rede rodoviária, ressaltando que
tal método pode ser utilizado para levantar informações de fluxo para estimativa de
matrizes O-D de viagens de passageiros, com representatividade.
Para descrever as Variáveis Dependentes e Independentes (Explicativas), considera-se
que a variável dependente é o número de viagens produzidas por zona, por domicílio ou
por indivíduo. Esta variável está intimamente dependente das variáveis independentes.
As variáveis independentes são aquelas que explicam um aumento ou queda da variável
dependente, precisariam ter uma baixa correlação entre si para não influenciar a outra
variável correlacionada, por exemplo: Sexo - Idade - Renda individual - Profissão -
Tamanho da família - Número de veículos próprios - Número e idade de filhos no
domicílio - Renda domiciliar - Uso do Solo - Densidade Residencial - Acessibilidade -
Nível de Serviço, entre outros. A seguir é apresentado um modelo de tabela 3.1
(CALIPER, 2002) com exemplos de variáveis independentes.
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fundamental importância para o planejamento estratégico de um sistema de transportes
(GONÇALVES e CURI, 1997).
A fase de distribuição de viagens do processo de planejamento de transportes determina
o número de viagens existente entre cada par de zonas, isto é, estima o padrão de
viagens entre um conjunto de zonas de origem e destino – e a representaç�