Análise dos impactos de veículos autônomos em uma rodovia brasileira com simulação de tráfego

Abstract

Esta dissertação versa sobre a análise dos impactos de veículos autônomos (autonomous vehicles, AVs) em tráfego misto rodoviário no Brasil. Veículos autônomos prometem mudar a maneira como o fluxo de tráfego se comporta, em termos de melhoraria da eficiência da corrente de tráfego, aumento da capacidade da via e redução de acidentes de trânsito. Por ser uma tecnologia nova no mercado, há muitas incertezas associadas ao comportamento e desempenho desses veículos nas vias. O contexto rodoviário brasileiro apresenta condições de tráfego não homogêneas e os motoristas comportam-se de maneira mais agressiva em relação a outros locais do mundo. Dessa forma, este trabalho busca avaliar os impactos de veículos autônomos, em tráfego misto, em uma rodovia brasileira de múltiplas faixas, usando simulação de tráfego. Também pretende: (i) analisar os impactos da inserção de veículos autônomos na frota convencional quanto ao desempenho operacional dos cenários estudados; (ii) avaliar a mudança no número de eventos que seriam considerados conflitos para veículos convencionais, que a inserção de veículos autônomos poderá gerar, com base em uma medida de desempenho de segurança substituta; e (iii) estimar a percentagem de penetração de veículos autônomos que é capaz de trazer benefícios significativos ao fluxo de tráfego da rodovia estudada. O estudo envolveu um projeto de experimentos para a definição dos cenários com diferentes taxas de penetração de veículos autônomos na frota, volumes de tráfego na rodovia e comportamentos do sistema autônomo.Os parâmetros comportamentais dos AVs foram baseados no projeto CoEXist. O VISSIM foi utilizado para avaliar tempo e atraso de viagem, velocidade, taxa de ocupação e número de mudanças de faixa na BR-290/RS. Realizou-se uma análise de variância (ANOVA) para compreender os impactos dos veículos autônomos no desempenho operacional da rodovia. Por fim, foi realizada uma análise do número de eventos que seriam considerados conflitos para a frota convencional no SSAM (Surrogate Safety Assessment Model).Os resultados para uma frota composta por 100% AVs indicaram uma redução de 96,1% no atraso de viagem, um aumento de até 83,7% na velocidade e 132,7% no número de mudanças de faixa e uma redução de até 92% do número de eventos que seriam considerados conflitos totais e por colisão traseira. Quanto ao desempenho da corrente de tráfego da rodovia, foram observadas melhorias a partir da introdução de 60% de AVs na frota convencional, provocando uma diminuição dos períodos de congestionamento e um aumento da eficiência do fluxo de tráfego.

This work is about the analysis of the impacts of autonomous vehicles (AVs) in mixed road traffic in Brazil. Autonomous vehicles promise to change the way traffic flow behave in terms of improving traffic stream efficiency, increasing capacity and reducing traffic accidents. By being a new technology in the industry, there are many uncertainties associated with their behavior and performance on the roads. In Brazil, the traffic conditions are not homogeneous and the drivers are more agressive compared to other countries. Therefore, this work aims to evaluate the impacts of autonomous vehicles in mixed traffic on a Brazilian multilane highway, by using microsimulation. Other objectives are to (i) analyze the impacts of the inclusion of autonomous vehicles in the fleet for system performance measures; (ii) evaluate the changes in the number of events that would be considered conflicts for legacy fleet that autonomous vehicles could generate, based on a surrogate safety performance measure; and (iii) estimate the penetration rate of autonomous vehicles that can bring significant benefits to highway traffic flow. The study involved a design of experiments to create scenarios with different penetration rates of autonomous vehicles in the fleet, traffic flow and automated system behavior. The behavioral parameters of the autonomous vehicles were based on the CoEXist project. The VISSIM was used to evaluate travel time, delay, speed, occupancy and lane change on the BR-290/RS. An analysis of variance (ANOVA) was performed to understand the impacts of autonomous vehicles on highway performance. Finally, an analysis of the number of events that would be considered conflicts for legacy fleet in SSAM (Surrogate Safety Assessment Model) was made. The results for 100% AVs indicated a 96,1% reduction in delay, 83,7% increase in speed and 132,7% lane change and a 92% reduction in the number of events that would be considered conflicts and conflicts of rear end for legacy fleet. Regarding the performance of the traffic stream, improvements were observed from a penetration rate equal to 60% of AVs in the fleet, causing a reduction of congestion periods and na increase in traffic flow efficiency.