Obras viárias são essenciais para manter e modernizar a infraestrutura urbana, mas a sobreposição de intervenções em uma mesma região pode gerar desvios extensos, aumento de congestionamentos e maior pressão sobre o transporte público. No projeto europeu SYNCHROMODE, a Aimsun, em colaboração com a University of Deusto, desenvolveu uma abordagem baseada em simulação e otimização por IA para apoiar a coordenação estratégica de obras na região de South Holland, nos Países Baixos.
A proposta combina dados reais de obras, simulação de transporte no Aimsun Next e um módulo de otimização baseado em inteligência artificial. O objetivo é avaliar diferentes cronogramas de intervenções e identificar arranjos que reduzam os impactos acumulados sobre a rede viária e os serviços de transporte público.
Planejamento coordenado de obras em redes complexas
A região de South Holland se prepara para um conjunto amplo de obras de longo prazo, necessárias para manutenção e atualização da infraestrutura. O desafio técnico está em evitar que fechamentos simultâneos de vias e reduções de capacidade direcionem os usuários para rotas alternativas mais longas, elevando atrasos e congestionamentos.
O estudo parte de um contexto em que a coordenação ainda depende fortemente da experiência dos planejadores. A plataforma MELVIN, registro digital holandês de obras viárias, já oferece uma base relevante para coordenação entre municípios, mas o projeto explora seu uso em um processo preditivo e otimizado de planejamento entre múltiplas intervenções.
Integração entre dados, Aimsun Next e otimização por IA
O framework apresentado pela Aimsun integra três componentes principais:
- Módulo de preparação de dados: extrai, filtra e processa dados reais de obras da plataforma MELVIN, estruturando eventos de redução de capacidade.
- Módulo de simulação de transporte: avalia o desempenho da rede em cada cenário por meio de uma metodologia de atribuição de tráfego em múltiplos dias.
- Módulo de otimização baseado em IA: refina iterativamente cronogramas candidatos a partir dos resultados gerados pela simulação.
Esses componentes são conectados por um fluxo automatizado em Python, integrado ao ambiente de simulação Aimsun Next. Cada cronograma candidato é representado por datas de início flexíveis para as obras e convertido em uma configuração de simulação.
O modelo estima o impacto de cada estratégia ao longo do tempo, considerando fechamentos totais, reduções de velocidade em trechos afetados e efeitos acumulados sobre o tráfego geral e os serviços de transporte público. Os resultados alimentam indicadores de desempenho utilizados pelo módulo de otimização.
Estudo de caso em The Hague, South Holland
A aplicação foi realizada na parte norte de The Hague, com foco em apoiar autoridades de transporte na definição de datas de início, priorização de projetos e coordenação de medidas de mitigação, como rotas alternativas e comunicação pública.
O modelo de simulação contempla uma rede com mais de 15.000 seções e 7.000 nós, com demanda de tráfego entre 8h e 9h baseada em um padrão calibrado de dia útil de 2018. O estudo avalia diferentes datas de início para 20 projetos de obras em um horizonte de planejamento de 18 semanas, de 1º de janeiro a 1º de maio de 2025.
Premissas de modelagem utilizadas
- Durações fixas e resolução semanal para as obras, com alterações de capacidade apenas entre semanas.
- Restauração da capacidade após a conclusão de cada projeto.
- Demanda estática no período de pico, sem mudança modal.
- Carregamento macroscópico da rede e atribuição estática de tráfego.
Indicadores de desempenho avaliados
Cada cenário foi avaliado por dois Key Performance Indicators (KPI):
- Tempo total de viagem na rede: indicador agregado das condições de tráfego.
- Número de linhas de transporte público canceladas: indicador do impacto sobre os serviços de transporte público.
O módulo de otimização utiliza Bayesian Optimization para explorar o espaço de cronogramas de forma eficiente, orientado por um modelo substituto de processo gaussiano e uma função de aquisição. Uma função objetivo escalar combina os dois KPIs em uma única métrica para conduzir o processo.
Resultados da aplicação
A comparação entre o cronograma original baseado no MELVIN e o cronograma otimizado mostra uma distribuição mais equilibrada das atividades ao longo do tempo. No plano original, havia sobreposições relevantes de grandes obras, concentrando interrupções em determinadas semanas. A solução otimizada reduziu conflitos ao organizar melhor a sequência temporal das intervenções.
A evolução semanal dos KPIs indica redução do tempo total de viagem e de cancelamentos de linhas de transporte público em relação ao plano original. O cronograma otimizado suaviza as interrupções ao longo do horizonte de planejamento, com melhorias especialmente nas semanas 5-6 e 14-16, aproximando os resultados da linha de base ideal.
O vídeo associado ao estudo apresenta uma análise visual da relação volume/capacidade no cronograma otimizado. A maior parte das vias apresenta níveis baixos a moderados de tráfego, com poucos pontos de congestionamento. A análise espacial mostra que os aumentos de congestionamento permanecem, em sua maioria, localizados nas proximidades das zonas de obra.
Aplicação em projetos de transporte
O módulo de planejamento de obras apresentado no projeto SYNCHROMODE reforça o papel da simulação como base técnica para decisões de infraestrutura. Ao integrar dados operacionais, modelagem de rede e otimização, autoridades e operadores passam a comparar alternativas de cronograma com base em impactos mensuráveis.
Entre os benefícios demonstrados estão:
- Maior coordenação entre municípios: dados compartilhados e cronogramas otimizados reduzem conflitos entre projetos sobrepostos.
- Menor disrupção na rede: a programação otimizada reduz congestionamentos e atrasos mesmo com obras simultâneas.
- Decisões técnicas mais robustas: a análise deixa de depender apenas da intuição e passa a incorporar simulação e otimização por IA.
- Estrutura escalável e adaptável: a abordagem pode ser estendida para outras regiões e contextos de infraestrutura.
Relevância para o Brasil
Em corredores urbanos, regiões metropolitanas e áreas com múltiplas intervenções simultâneas, a coordenação de obras viárias exige visão de rede. A combinação de simulação de tráfego, dados de planejamento e avaliação de cenários permite antecipar impactos, comparar alternativas e apoiar decisões com critérios técnicos consistentes.
Para equipes que trabalham com planejamento urbano, operação viária, concessões, transporte público e gestão de obras, o uso do Aimsun Next em estudos desse tipo amplia a capacidade de avaliar efeitos acumulados antes da execução em campo.
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Fonte oficial: Aimsun.
