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O segredo do fluxo de trânsito: você sabe qual é a verdadeira causa dos engarrafamentos?
Na sociedade moderna, o congestionamento de trânsito se tornou parte da vida urbana, e muitos motoristas enfrentam o problema dos engarrafamentos. O que exatamente causa esses engarrafamentos? Essa questão nos levará a explorar os princípios básicos do fluxo de tráfego e a complexidade e os arranjos por trás dele.
A pesquisa de fluxo de tráfego envolve a interação de motoristas, pedestres, ciclistas e seus meios de transporte, bem como a infraestrutura relacionada, com o objetivo de desenvolver uma rede de transporte ideal que alcance um fluxo eficiente e minimize o congestionamento.
Os fundamentos da engenharia de fluxo de tráfego remontam à década de 1920, quando o economista americano Frank Knight propôs a teoria do equilíbrio do tráfego, que foi posteriormente desenvolvida por Wardrop em 1952. Apesar dos avanços na tecnologia da computação, ainda não foi encontrado um modelo teórico que seja universalmente aplicável às condições do mundo real.
A maioria dos modelos atuais combina métodos empíricos e teóricos e considera diversas variáveis, como frequência de uso de veículos e mudanças de terreno, para prever fluxos de tráfego e áreas congestionadas. Nesses modelos, velocidade de fluxo, vazão e densidade são três variáveis básicas intimamente relacionadas entre si. O tráfego fluido funciona bem com menos de 12 veículos por faixa por milha, mas uma densidade maior pode levar a condições instáveis que causam paradas e avanços constantes.
Em uma rede de fluxo livre, a teoria do fluxo de tráfego se concentra especificamente em três fatores: velocidade, volume e concentração.
A causa raiz do congestionamento está intimamente relacionada ao fenômeno do gargalo. De acordo com pesquisa da Administração Federal de Rodovias dos Estados Unidos, cerca de 40% do congestionamento do tráfego é causado por gargalos. Os gargalos podem ser fixos, como uma estrada estreita, ou dinâmicos, como a desaceleração de um determinado veículo no trânsito. Esses gargalos afetam significativamente o fluxo do tráfego e reduzem a capacidade das estradas.
Por exemplo, modelos abrangentes de análise de fluxo de tráfego, como o modelo Lighthill-Whitham-Richards e vários modelos de acompanhamento de carros, descrevem em detalhes a interação dos veículos no fluxo de tráfego. A teoria de tráfego em três estágios de Kerner propõe mudanças na capacidade no gargalo em vez de um único valor simples. Além disso, o modelo combinado Newell-Daganzo melhorou ainda mais nossa compreensão da dinâmica do tráfego e é um importante pilar da engenharia e simulação de tráfego modernas.
Por meio de gráficos de tempo-espaço, os analistas podem visualizar e analisar as características do fluxo de tráfego em segmentos específicos da estrada. O tempo é mostrado no eixo horizontal e a distância é mostrada no eixo vertical. As trajetórias de veículos individuais são apresentadas por meio desses gráficos, tornando intuitivo entender o comportamento do fluxo de tráfego.
Tráfego (q) refere-se ao número de veículos que passam por um ponto de referência por unidade de tempo, geralmente expresso em veículos por hora.
Uma análise eficaz do fluxo de tráfego precisa ser conduzida em três níveis de observação diferentes: micro, macro e meso. O nível microscópico se concentra no comportamento independente de cada veículo, o nível macroscópico considera um modelo de dinâmica de fluidos em larga escala e o nível mesoscópico usa uma função de probabilidade para descrever a distribuição dos veículos. Esse método de análise multinível torna a modelagem e a previsão do fluxo de tráfego mais precisas.
No processo de construção de modelos, a precisão dos dados é crucial. Normalmente, os analistas coletam dados de campo para fazer ajustes e refinar as previsões do modelo, incluindo a consideração de fatores ambientais, como consumo de combustível e emissões. Além disso, na previsão de fluxo de tráfego em larga escala, os métodos usados pelos engenheiros não se limitam a modelos abrangentes, mas também incluem regras práticas por meio de manuais de capacidade de tráfego.
Com o avanço contínuo da tecnologia, especialmente na capacidade de coletar e processar dados, a pesquisa de fluxo de tráfego poderá fornecer previsões mais detalhadas e precisas, fornecendo assim uma base confiável para o planejamento e a gestão urbana. Isto não é apenas um requisito para pesquisa acadêmica, mas também uma mudança que todo motorista espera ver em sua vida diária.
Ao explorar a complexidade do fluxo de tráfego e o impacto dos gargalos, talvez tenhamos que pensar em uma questão: como podemos alcançar um gerenciamento e fluxo de tráfego eficientes em circunstâncias de demanda crescente de tráfego e recursos limitados?
