Meso ou micro: quando uma boa calibração meso pode evitar a necessidade de uma simulação micro. PARTE UM

Nota Técnica #32

Abril de 2018
Por Laura Oriol

Alguns modelos abrangem sistemas grandes e complexos que podem exigir diferentes níveis de simulação. Subáreas menores normalmente requerem abordagens detalhadas, como a simulação microscópica, enquanto é muito mais rápido usar modelos simplificados, como a simulação mesoscópica, para representar áreas mais amplas.

Como modelos microscópicos e mesoscópicos nunca produzirão exatamente os mesmos resultados, é importante obter uma boa correspondência de comportamento sempre que possível. Considerando que uma abordagem de microssimulação tende a fornecer resultados mais precisos, em algumas circunstâncias é necessário calibrar os parâmetros meso padrão para alcançar resultados análogos em ambos os modelos.

As diretrizes a seguir buscam mostrar como, em meso, os parâmetros existentes podem ser alterados para aproximar o comportamento do modelo microscópico em situações específicas.

Mudança de faixa em áreas de entrelaçamento

Áreas ou seções de entrelaçamento (Figura 1) envolvem o cruzamento, em uma curta distância, de tráfego de entrada e saída que viaja no mesmo sentido.

Figura 1: Área de entrelaçamentoAs mudanças de faixa e a interação entre veículos devido ao cruzamento de fluxos de tráfego são modeladas com precisão na simulação microscópica, mas podem ser menos precisas e otimistas demais na simulação mesoscópica.

Figura 2: Fluxos em seção de entrelaçamento. Velocidade da corrente principal: 90 km/hDiante dos resultados (Figura 2), recomendamos adotar um valor de Reaction Time Factor entre 1,15 e 1,25 na simulação mesoscópica para obter fluxos em áreas de entrelaçamento semelhantes aos da simulação microscópica. Observe que, em seções de entrelaçamento muito curtas (<150 m), a simulação mesoscópica ainda fornece valores significativamente mais altos, sugerindo interação entre veículos que tentam não perder a saída ou não se desviar. Portanto, se o seu modelo incluir uma seção curta de entrelaçamento, será necessário definir valores maiores de Reaction Time Factor para considerar esse efeito. De qualquer forma, por razões de projeto, é pouco provável encontrar áreas de entrelaçamento tão curtas.

Capacidade de armazenamento em interseções

Em certos casos, pode ser necessário implementar linhas de retenção nas conversões para aumentar sua capacidade ou reproduzir o comportamento real dos motoristas. Esse é o caso da interseção a seguir (Figura 3), na qual os veículos podem virar à esquerda, mas precisam dar preferência aos veículos da via principal.

Figura 3: Interseção com linhas de retençãoAs linhas de retenção estão disponíveis em modelos detalhados de simulação microscópica, mas não em modelos mais simples, como a simulação mesoscópica. Por padrão, isso reduz significativamente a capacidade dessas conversões em processos de simulação mesoscópica. Para obter resultados semelhantes em ambos os modelos, é possível adicionar uma seção interna ou construir planos de controle diferentes para cada modelo, mas essas soluções podem ser difíceis de manter. Uma solução mais elegante consiste em calibrar os parâmetros meso de prioridade existentes na conversão. O exemplo a seguir busca fornecer um procedimento generalizado para isso.

Exemplo

Considerando a interseção anterior e o seguinte plano de controle:

Figura 4: Plano de controle

Figura 5: Fase 1A linha de retenção oferece espaço para cerca de dois veículos. Para alcançar essa capacidade de armazenamento, os parâmetros meso de prioridade precisam ser calibrados para permitir que pelo menos dois veículos realizem a conversão em cada ciclo sob condições de tráfego denso. Em Turnings with give way, use os parâmetros do modelo de aceitação de brechas (Figura 6).

Figura 6: Simulação mesoscópica: modelo Give Way, Gap AcceptancePara este exemplo,

– Tempo verde total = tempo verde + percentual de vermelho · tempo amarelo = 40 s + 0,5 · 3 s = 41,5 s

– Tempo verde total / número de veículos = 41,5 s / 2 veículos = 20,75 s/veículo

Cada veículo tem 20,75 s para realizar a conversão. A ideia geral é definir um Final Safety Margin muito baixo (veja a Figura 6) para garantir que o veículo passe, e um Give Way Time Factor correspondente ao tempo máximo desejado de espera do veículo (20,75 s). O Initial Safety Margin padrão é de 10 segundos; portanto, neste exemplo, o Give Way Time Factor deve ser definido como 2,1 (20,75 s / 10 s = 2,1).

Seguindo esse procedimento, você deve alcançar os fluxos de conversão desejados (Figura 7).

Figura 7: Comparação do fluxo de conversão