ESTUDO COMPARATIVO DE SOFTWARES DE MODELAGEM E SIMULAÇÃO DE FLUXO DE PESSOAS
São2022Paulo
PÓS-GRADUAÇÃO EM ARQUITETURA DIGITAL E PROJETOS PARAMÉTRICOS
FÁBIO TAKAYAMA GARRAFOLI
CENTRO UNIVERSITÁRIO BELAS ARTES DE SÃO PAULO
SIMULAÇÃO DE FLUXO DE PESSOAS
São2022Paulo
FÁBIO TAKAYAMA GARRAFOLI
Monografia apresentada como requisito parcial à obtenção do título de Especialista no Curso de Pós Graduação Lato Sensu em Arquitetura Digital e Projetos Paramétricos do Centro Universitário Belas Artes de São Paulo.
ESTUDO COMPARATIVO DE SOFTWARES DE MODELAGEM E
Palavras-chave: Micro simulação, Fluxo de Pedestres, Planejamento e Modelagem de Transporte, Mobilidade.
Apresenta se como ação de alto valor estratégico a capacidade de simular e analisar com precisão os projetos e os planos operacionais para otimizar o uso dos espaços em prol de melhorias a segurança, eficiência e nível de conforto de todos que utilizam diariamente os serviços de transporte
RESUMO
Os equipamentos de infraestrutura de utilidade pública, relacionados à mobilidade urbana terrestre como estações de trem, metrô, terminais de ônibus e demais modais de transporte público coletivo urbano são, via de regra, marcados pelo intenso fluxo de pessoas em suas edificações.
Neste sentido, os programas de micro simulação de comportamento peatonal apresentam-se como importantes ferramentas na geração de cenários diversos nos quais é possível verificar como a população interage com a configuração espacial proposta. Entretanto, dada a ampla variedade de softwares deste tipo disponíveis no mercado, surge a necessidade de buscar subsídios e procedimentos que auxiliem na tomada de decisão para escolha de qual alternativa é a mais adequada para as necessidades e interesses de uma empresa pública do setor de mobilidade.
Este trabalho busca, por meio de análises comparativas e de testes práticos com 3 diferentes programas Bentley Legion, PTV Viswalk e PedSim Pro , realizar uma primeira aproximação rumo a estruturação de uma metodologia avaliativa multicritério própria para assistir este processo de seleção tecnológica.
This work seeks, through comparative analysis and practical tests with 3 different programs - Bentley Legion, PTV Viswalk and PedSim Pro -, to carry out a first approach towards the structuring of a multi criteria evaluative methodology to assist this technological selection process.
In this sense, the software for micro simulation of pedestrian behavior take place as an important tool in the generation of different scenarios in which it is possible to verify how the population interacts with the proposed spatial configuration. However, given the wide variety of programs of this genre available on the market, there is a demand to seek subsidies and procedures to help in the decision making process to choose which alternative come out as the most appropriate for the needs and interests of a public company in the mobility sector.
Keywords: Micro simulation, Pedestrian Flow, Transport Planning and Modelling, Mobility.
ABSTRACT
Public utility infrastructure assets related to urban terrestrial mobility such as train and metro stations, bus terminals and other modes of public transport are, as a rule, marked by the intense flow of people in their buildings.
Given that, the capacity to accurately simulate and analyze designs and operational plans presents itself as an action of high strategic value to optimize the use of space to improve the safety, efficiency and comfort level for everyone who uses transport services on a daily basis.
πάντα ῥεῖ
(Panta rhei, "tudo flui / tudo está em fluxo") Heráclito
FiguraFiguraFiguraFiguraFigura...............................................................................................................................2710IlustraçãoesquemáticadofluxobásicodetrabalhoLegion.................3211JanelaabertaapósutilizaçãodoatalhoLEGIONDataTemplates........3212ConfiguraçãodaabaEntities.................................................................3413ConfiguraçãodaabaODMatrix.............................................................3414ConfiguraçãodaabaDataprofiles35
Figura 2 - Modelo MaaS............................................................................................15
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 5 Escalas Fruin de LoS 21
Figura 7 Arquivo CAD utilizado como base para a modelagens/simulações 24
Figura 9 Principais elementos da modelagem/simulação localizados na base CAD
Figura 1 - Saguão da estação Brás...........................................................................13
Figura 4 Relação velocidade densidade e níveis de serviço definidas por Fruin 20
Figura 3 - Níveis de comportamento peatonal, baseado em Hoogendoorn et al. (2001) 18
Figura 6 Ilustração esquemática dos níveis de serviço 21
Figura 8 Diagrama das jornadas 26
Figura 23 Mensagens de erro exibidas durante importação da base CAD 43
Figura 25 Aspecto da base CAD importada no Viswalk após revisão do desenho 45
Figura 19 Detalhe do offset entre base CAD e zona de simulação........................40
Figura 15 Recomendação para os layers CAD......................................................36
Figura 18 Entidades em fluxo no modelo...............................................................39
Figura 29 Caminho para acessar arquivos de referência 49
Figura 26 Recursos de simulação peatonal do Viswalk 46
Figura 22 Ilustração esquemática do fluxo básico de trabalho PTV Viswalk 42
Figura 28 Definição de Partial routes para orientação dos fluxos na linha de bloqueios 48
Figura 16 – Recomendações para os desenhos CAD ..............................................36
Figura 20 Desequilíbrio na formação de filas.........................................................41
Figura 17 Visualização dos Links do modelo .........................................................38
Figura 27 Comparativo entre fluxo de rota estática com a utilização do potencial dinâmico ................................................................................................................47
Figura 24 Aspecto da base CAD importada após mensagem de erro 44
Figura 21 Desempenho durante controle vs enquanto processa a micro simulação42
Figura 30 Arquivos de referência disponíveis após instalação do programa..........49
Figura 38 Exibição de erro na programação do estudo..........................................56
Figura 33 Desempenho durante controle (à esquerda) vs enquanto processa a micro simulação com potencial dinâmico em 2D (ao centro) e em 3D(à direita)...52
Figura 32 Desempenho durante controle (à esquerda) vs enquanto processa a micro simulação estática em 2D (ao centro) e em 3D (à direita) 51
Figura 35 Ilustração esquemática do fluxo básico de trabalho PedSim Pro........53
Figura 40 Recursos PedSim Pro............................................................................59
Figura 31 – Composição populacional 11 – Passageiros em uma estação..............50
Figura 34 – Micro simulação em modo tridimensional ..............................................52
Figura 37 – Lógica de modelagem PedSim Pro........................................................54
Figura 39 Imagem ilustrativa do erro anexado no e-mail de resposta....................58
Figura 36 Base CAD importada no Rhino ..............................................................54
IoT Internet of Things (internet das coisas)
AEC Arquitetura, Engenharia e Construção
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
LGPD Lei Geral de Proteção de Dados Pessoais
MaaS Mobility as a Service (mobilidade como serviço)
CAD Computer Aided Design (projeto/desenho assistidos por computador)
BIM Building Information Modeling (modelagem de informação da construção)
ITS Intelligent Transport Systems (sistemas inteligentes de transporte)
LoS Level of Service (nível de serviço)
OD Origin destination Origem e Destino
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO........................................................................................10 2 OBJETIVOS............................................................................................11 3 JUSTIFICATIVA 14 4 REFERENCIAL TEÓRICO 16 5 METODOLOGIA .....................................................................................22 6 APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS ......................24 6.1 BENTLEY LEGION 31 6.2 PTV VISWALK 42 6.3 PEDSIM PRO..........................................................................................53 7 CONSIDERAÇÕES FINAIS....................................................................59 REFERÊNCIAS 63
Digital (Digital Twin) Modelagem virtual que reproduz digitalmente um objeto, um dispositivo ou um conjunto de sistemas físicos; Micro Simulação Simulação de determinado processo ou ação de um sistema pontual em um espaço restrito;
– Arquitetura, Engenharia e Construção;
AECOnde:
AEC > BIM > Gêmeo Digital > Micro Simulação > Fluxo Peatonal
10 1 INTRODUÇÃO
Com o necessário objetivo de localizar o escopo do trabalho dentro dos vastos, múltiplos e diversos campos da produção científica da arquitetura e do urbanismo, formulou se o parco diagrama abaixo:
A estrutura proposta parte da macroárea de conhecimento e produção dos espaços construídos (AEC), efetuando se recortes progressivos para melhor definição do objeto do estudo. Como resultado, estabeleceu se como tema para o trabalho o estudo das simulações computacionais de fluxo peatonal, procedimento técnico no qual avalia se se a configuração espacial existente ou proposta, se o posicionamento de elementos estruturais e de equipamentos operacionais de interação do público estão compatibilizados e se ofertam bom desempenho de fluidez no deslocamento de pessoas conforme demanda projetada.
A Micro simulação de Fluxo Peatonal é capaz de reproduzir com alto grau de concordância os deslocamentos observados em locais reais (aspecto relacionado ao campo Digital Twin) ao simular o movimento de pessoas de através de modelos
BIM Building Information Modeling (Modelagem de Informação da Construção);Gêmeo
Fluxo Peatonal – Avaliação da circulação de pessoas em um espaço definido, simulando, de forma dinâmica, movimentações conflitantes e propiciando análises sobre o desempenho de um layout particular para o fluxo projetado.
2 OBJETIVOS
Este trabalho comparativo possui por objetivo utilizar a técnica benchmarking para avaliar de forma global e holística três softwares proprietários dedicados à simulação peatonal Bentley Legion, PTV Viswalk e PedSim Pro , com o propósito de aferir, por meio de avaliação multicritério, qual programa pode ser considerado como “melhor prática” para o contexto de mercado no qual a CPTM Companhia Paulista de Trens Metropolitanos, está inserida.
A CPTM teve sua constituição autorizada pela Lei estadual nº 7.861, de 28 de maio de 1992, segundo a qual a nova Companhia, de economia mista, deveria assumir os sistemas de trens do estado de São Paulo em substituição à CBTU Companhia Brasileira de Trens Urbanos (Superintendência de Trens Urbanos de São Paulo STU/SP) e à FEPASA Ferrovia Paulista S/A, de forma a assegurar a continuidade e melhoria dos serviços de transporte ferroviário de passageiros.
11 matemáticos inicialmente inspirados pela teoria da hidrodinâmica e da cinética dos gases. Esta propriedade de reprodução da complexa e variável dinâmica de tráfego tornam a modelagem e simulação de fluxo peatonal importantes ferramentas de análise de estações ferroviárias, possibilitando a identificação de pontos de adensamento, a comparação de cenários e estratégias operacionais e avaliação e dimensionamento de elementos (escadas fixas e rolantes, linhas de bloqueios, etc).
Hoje, a CPTM atende 18 municípios das Regiões Metropolitanas de São Paulo e Jundiaí. Seus 196 Km de linhas e 57 estações operacionais facilitam o deslocamento de mais de 1,899,500 pessoas por dia, com recorde histórico de 3,220,516 passageiros transportados em Dez/2018.
A investigação deste estudo irá simular uma mesma situação (saguão da estação Brás da CPTM acessos e saídas pela linha de bloqueios) para verificar se
Por fim, este trabalho propõe iniciar estudos para buscar a estruturação de uma metodologia avaliativa multicritério a ser empregada na análise deste tipo de programa, podendo ser novamente posta a serviço em outras oportunidades para, por exemplo, verificar outros softwares que não puderam ser analisados no escopo deste trabalho MassMotion, AnyLogic, Pedestrian Dynamics, CrowdSim3D, CrowdMaster, etc.
há uniformidade ou algum nível de discrepância entre as 3 simulações de fluxos. Sabendo-se que cada software usa algoritmos e parâmetros levemente diferentes1 na configuração do comportamento de deslocamento das entidades, este trabalho também terá como objetivo verificar se as soluções computacionais de cada programa resultam em cenários dinâmicos de movimentação díspares e consequentemente, em produtos desiguais para análise e avaliação do modelo de simulação (exemplos: Mapa de Densidade Média Acumulada, Mapa de Tempo de Permanência Acima do Nível de Serviço C das Escalas Fruin e Mapa de Tempo de Permanência Acima de 4 pessoas/m²).
12
1 O mecanismo de inteligência artificial responsável pelo processamento das simulações é geralmente objeto de patenteação pelas empresas desenvolvedoras do programa. Seja a partir do modelo Wiedemann, onde os pedestres se movem ao longo de rotas definidas pelo projetista, ou do método Helbing, no qual os pedestres se movem livremente em duas dimensões, cada programa balanceia de forma proprietária os parâmetros de detecção precoce de obstáculos físicos, manutenção do espaço pessoal, velocidade preferida, capacidade de manobra para evitar colisões com outras pessoas ou obstáculos, aprendizagem com memórias acumuladas, etc.
1 Saguão da estação Brás
Figura
13
Fonte:
acervo pessoal
O momento atual apresenta uma nova configuração do mercado ferroviário. Com a recente concessão de duas (Linha 8 Diamante e Linha 9 Esmeralda) de suas sete linhas originais para a ViaMobilidade (Grupo CCR), a CPTM deixou de atuar de forma exclusiva nos segmentos de operação, manutenção, conservação e melhorias do sistema de transporte de passageiros sobre trilhos, intensificando ainda mais a necessidade de aperfeiçoamento e aprimoramento de processos.
Verificar qual dos 3 softwares avaliados Bentley Legion, PTV Viswalk e PedSim Pro – apresenta a melhor alternativa para a CPTM enquanto ferramenta para avaliação e testes dinâmicos de projetos e de estratégias operacionais tem por propósito o melhoramento organizacional contínuo, buscando continuamente também a melhoria da experiência dos clientes e do nível de satisfação de todos que utilizam os serviços da Companhia
Neste contexto inédito de competividade e de constante comparação nos padrões de serviços de mobilidade oferecidos pelas duas organizações em suas linhas, analisar o potencial de ferramentas tecnológicas que permitam avaliar e modificar rapidamente múltiplos cenários ou opções de design espacial ou ainda antecipar os resultados de possíveis alterações nas estratégias operacionais das estações, sendo capaz de testar e medir o desempenho destas propostas e de verificar quanto cada ação pode agregar em conforto, agilidade e/ou segurança à jornada dos passageiros, torna se estratégico. Do ponto de vista de otimização de soluções para estações, sejam nas fases de projeto arquitetônico, de elaboração de procedimentos operacionais ou na especificação técnica de sistemas de controle de fluxo, investigar qual software proprietário atende de forma mais adequada às necessidades e objetivos da CPTM, pode constituir um diferencial ou uma vantagem competitiva em seus fluxos de trabalho
14 3 JUSTIFICATIVA
Além disso, com as informações obtidas nas simulações pode se alimentar e calibrar os ITS (Intelligent Transport Systems). Esta tecnologia, que faz parte da IoT (Internet of Things) faz uso compartilhado dos dados e informações para melhorar a segurança, grau de automação e a eficiência dos sistemas e equipamentos de monitoramento, controle e comunicação empregados na gestão e operação dos serviços de mobilidade.
Fonte: UITP
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Figura 2 Modelo MaaS
Estas integrações tecnológicas possuem por objetivo final a integração (informativa, operacional e tarifária) completa dos diferentes serviços de mobilidade presentes em um determinado território sob uma única plataforma digital inteligente que fornecerá os melhores itinerários para um determinado destino modelo MaaS (Mobility as a Service):
Já pelo ângulo acadêmico, o interesse nesta pesquisa consiste em expandir a produção de trabalhos neste campo específico da ciência socioespacial. A escassez de trabalhos que versam sobre a simulação de movimento de pessoas não é proporcional à importância que o tema possui enquanto fator que impacta de forma determinante a qualidade de vida das populações urbanas. Gerar dados e conhecimento acerca do tema são medidas importantes para possibilitar o desenvolvimento qualitativo de soluções, evitando-se as aglomerações e conflitos de fluxos que geram desconforto e insegurança, prejudicando a atratividade dos sistemas de transporte público junto à sociedade.
16
4 REFERENCIAL TEÓRICO
O conhecimento necessário para se deslocar de uma origem até um destino, num primeiro momento, não parece ser algo dotado de profunda complexidade. No entanto, para dar capacidade computacional coerente e verossímil às simulações de fluxos peatonais, diversos estudiosos do comportamento peatonal buscaram elencar quais fatores e parâmetros impactam no modo em que as pessoas se movimentam e quais algoritmos e equações baseadas nestas variáveis poderiam descrever e
2 Tabela de Acompanhamento Marcos de Desenvolvimento Infantil Hospital Infantil Sabará disponível em https://www.hospitalinfantilsabara.org.br/sintomas doencas tratamentos/desenvolvimento infantil tabela de acompanhamento/
Com apenas 10 a 15 meses de idade2 , começamos a dar os nossos primeiros passos de forma independente e equilibrada. Este importante marco de nosso desenvolvimento infantil é apenas o início de um processo intrincado que envolve coordenação motora, raciocínio espacial, comportamento e interação sociais, planejamento e múltiplas tomadas de decisão que de forma muito rápida e orgânica iremos naturalizar e executar de forma espontânea em nossa vida cotidiana.
De forma geral, foram estabelecidos dois modelos matemáticos principais de fluxo de tráfico: o macroscópico e o microscópico. Enquanto o primeiro utiliza a lógica da dinâmica dos fluidos e as variáveis fluxo, densidade e velocidade para organizar o comportamento coletivo de uma movimentação, o segundo tem por objetivo simular o comportamento particular de cada entidade virtual da população levando em conta variáveis individuais e condições externas idade, diferenças culturais e de gênero, afastamentos (shy away distance), temperatura, motivo da viagem, tipo de infraestrutura e direção do caminhar que influenciam os fatores macroscópicos fluxo, densidade e velocidade de deslocamento (Daamen, 2004).
17 orientar o comportamento das entidades virtuais para que repliquem, da forma mais próxima possível, o comportamento humano.
Conforme descrito no início deste capítulo, toda jornada é estruturada com base em uma série de tomadas de decisão do caminhante. Daamen (2004), ao citar Hoogendoorn (2001) e Crow (1998), afirma que o comportamento peatonal é estruturado em três níveis decisórios: estratégico, tático e operacional
Para simulações de fluxo no interior de estações ferroviárias, adota se o modelo microscópico por este reproduzir com maior grau de fidedignidade as situações observadas pelas equipes operacionais ou as esperadas com base em projeções estimadas pela área de planejamento (no caso de estudos para novas estações ou para estratégias especiais em estações existentes em função de grandes eventos culturais ou esportivos nas proximidades)
Segundo Daamen (2004), no nível estratégico o viajante decide quais atividades fazer, sendo que algumas ações são discricionárias (comprar um jornal) enquanto outras são mandatórias (comprar o bilhete de direito de viagem antes de acessar as plataformas de embarque). Nos softwares de simulação utilizados neste trabalho, o nível estratégico é determinado pelo responsável pela elaboração e desenvolvimento do modelo, que irá definir as motivações das entidades.
18
Ainda segundo a autora, o nível seguinte (tático), diz respeito às decisões de curto prazo dos pedestres, dadas as escolhas feitas no plano estratégico. No nível anterior, os pedestres determinaram uma lista de atividades que querem executar, mas a ordem em que irão cumpri las, ou talvez deixar de fazê lo, dependem de condições específicas como limitações de tempo. Destaca-se que o último processo deste nível, a escolha da rota, jornada que conecta origem, objetivos intermediários e destino final é um mecanismo muito importante na simulação de fluxo peatonal e que cada programa aqui analisado lida com este processo com algum tipo de variação neste recurso. Por exemplo, para acessar uma plataforma, o passageiro
Figura 3 Níveis de comportamento peatonal, baseado em Hoogendoorn et al. (2001)
Fonte: Daamen, 2004.
pode utilizar escada fixa ou escada rolante ou elevador. Como cada software irá distribuir as entidades com base nestas possibilidades de escolha cabe a capacidade de parametrização de cada ferramenta.
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Outro campo teórico importante para este trabalho consiste na mensurabilidade do conforto (ao caminhar) em relação ao espaço livre disponível (expresso na densidade de pessoas por m²). Para tanto, seguiremos as diretrizes presentes no Caderno Legion da CPTM (2021), que adota a escala de níveis de serviço elaborada pelo engenheiro e planejador urbano estado unidense John j. Fruin no início dos anos 70, que estabelece uma relação entre a densidade de pessoas e a velocidade com que elas podem circular em um determinado espaço.
Pela escala de Fruin, há 6 graus diferentes LoS (Level of Service), elencados de A (boas condições baixa densidade) até F (condições ruins alta densidade). Além disso, os valores que delimitam estas categorias diferem quando utilizadas para walkways (circulação) ou queuing (áreas de espera, formação de filas).
Por fim, Daamen relata que no nível operacional os pedestres tomam decisões instantâneas para o período subsequente, de acordo com as escolhas feitas no nível tático. A maioria das decisões dos pedestres no nível operacional diz respeito ao seu comportamento peatonal (variáveis microscópicas) ou decorrentes com interações com pontos de contato (formar fila para comprar algo, esperar por alguma informação, subir escadas, validar o bilhete nos bloqueios, etc).
Como este trabalho terá como modelo o saguão da estação Brás e a entrada e saída pela linha de bloqueios como cenário de simulação ponto de contato onde há a necessidade de formação de filas para utilização dos equipamentos de validação de bilhetes e contagem adotaremos a Fruin's LoS Queuing Para este tipo de área das estações, segundo a Station Capacity Planning, publicado em 2021 pela Network Rail do Reino Unido, recomenda se nível de serviço D ou superior (queuing)
Figura 4 Relação velocidade densidade e níveis de serviço definidas por Fruin Fonte: Daamen, 2004.
20
Figura 6 Ilustração esquemática dos níveis de serviço
Fonte: Caderno Legion CPTM, 2021
Figura 5 Escalas Fruin de LoS
Fonte: Caderno Legion CPTM, 2021
21
Conforme recomendações do Caderno Legion da CPTM: Diretrizes para modelagem de estações (2021), utilizaremos os dados e gráficos operacionais de “média anual de volume de passageiros (dias úteis)”, de “distribuição média de embarque e desembarque em dia útil” e de “perfil de embarque e desembarque de 15 em 15 minutos” para definir o quarto de hora mais carregado, ou seja, determinar o volume total de entidades que será adotado para alimentar os fluxos de entrada e saída da estação, produzindo o cenário para os modelos do estudo de caso
VII(...) anteprojeto de engenharia: peça técnica com todos os elementos de contornos necessários e fundamentais à elaboração do projeto básico, devendo contem minimamente os seguintes elementos:
d)(...)parâmetros de adequação ao interesse público, à economia na utilização, à facilidade na execução, aos impactos ambientais e à acessibilidade; (...)
22 5 METODOLOGIA
Para avaliação dos programas, além da comparação direta entre os resultados simulacionais de cada programa, visto que a análise será norteada para utilização por sociedade de economia mista vinculada ao poder público, torna se interessante considerar o disposto no artigo 42 da Lei federal 13.303/16 – Lei das estatais (Brasil, 2016), onde:
A pesquisa enquadra se como estudo de caso avaliativo, já que fará uso de uma situação específica real (saguão da estação Brás da CPTM) para a obtenção de dados e resultados que serão interpretados e comparados com o objetivo principal de avaliar, da forma mais abrangente possível, o mérito das diferentes ferramentas de modelagem e simulação de comportamento peatonal.
Artigo 42 Na licitação e na contratação de obras e serviços por empresas públicas e sociedades de economia mista, serão observadas as seguintes definições:
• Segurança e Privacidade de dados (LGPD e cibersegurança);
• Clareza das mensagens do sistema; e
Desta forma, empregou se como critérios de avaliação dos programas os parâmetros estabelecidos legalmente Facilidade na execução, Economia na utilização, Acessibilidade, Adequação ao interesse público e Impactos ambientais , representados sobre os seguintes atributos:
• Suporte técnico;
• Biblioteca e capacidade de parametrização e customização;
• BIM (conforme Decreto federal nº 10.306/20 Decreto BIM e Art. 19 § 3º da Lei federal nº 14.133/21 Lei das licitações3);
23
• Facilidade de entendimento dos materias de apoio;
• Usabilidade da interface;
• Custo (aquisição de licenças);
• Integração/intercompatibilidade com outros programas;
3 § 3º “Nas licitações de obras e serviços de engenharia e arquitetura, sempre que adequada ao objeto da licitação, será preferencialmente adotada a Modelagem da Informação da Construção (Building Information Modelling BIM) ou tecnologias e processos integrados similares ou mais avançados que venham a substituí la”
• Disponibilidade de versão de avaliação (trial).
• Requisitos operacionais;
• Tempo e carga de processamento das simulações;
24
6 APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
A partir da análise prática destas propriedades busca se construir um panorama integral capaz de determinar com isenção e transparência qual dos programas apresenta o melhor resultado geral e consequentemente, constitui a melhor alternativa de utilização frente aos demais aqui analisados.
Figura 7 - Arquivo CAD utilizado como base para a modelagens/simulações Fonte: CPTM Departamento de Engenharia de Estações e Comunicação
Frente à complexa configuração operacional e espacial da estação Brás 8 plataformas de embarque/desembarque, operação de 4 Linhas CPTM (7 - Rubi, 10Turquesa, 11 Coral e 12 Safira) e integração com Metrô (Linha 3 Vermelha) a base CAD utilizada neste trabalho foi simplificada foram retirados do ambiente de simulação: entorno junto aos acessos, plataformas e trens CPTM e escadas fixas, elevadores e escadas rolantes para acesso ao mezanino de integração com Metrô para aliviar o volume de dados necessários para processamento das simulações, sem que houvesse prejuízos relevantes nas dinâmicas de fluxo incidentes no saguão da estação.
• 4% do público possui comportamento veloz;
A partir desta diretriz, os seguintes parâmetros e dados técnicos (inputs4) básicos foram considerados na criação dos cenários:
• 6 acessos (entradas do saguão pela Pça Agente Cícero);
• 5% do público possui alguma restrição de mobilidade;
• Intervalo de simulação: 14~15hs dia útil;
▪ Sendo que:
o 4.630 pessoas (28,05% do total) adquirem bilhetes (máquinas e totens de autoatendimento foram desconsiderados);
▪ Mesma caracterização de público utilizada nos acessos;
4 Dados e condições fornecidos pela CPTM via Departamento de Engenharia de Estações e Comunicação da CPTM ou pelo Caderno Legion.
• 60% do público é do gênero feminino;
o 16.506 pessoas acessam o saguão durante este período;
• Bilheteria com 7 guichês;
25
• Linha de bloqueios com 21 equipamentos (linha auxiliar com 03 bloqueios adicionais e bloqueios de uso preferencial não há bloqueios acessíveis no saguão não foram considerados nas análises).
o 6.154 desembarcam na estação e utilizam o saguão para sair do sistema durante este período;
Fonte: Elaboração própria.
Figura 8 Diagrama das jornadas
Desta forma, há a constituição das seguintes jornadas:
• 1 acesso às plataformas (área paga desembarque dos trens);
26
Com o objetivo de conferir maior ordenamento e clareza ao processo de avaliação dos softwares, cada ciclo (instalação do programa, importação da base CAD, modelagem do cenário e micro simulação peatonal) será apresentado de forma independente nos subcapítulos a seguir, conforme sequência cronológica de execução, ou seja, a ordem de apresentação não corresponde ao ranking final.
27
Figura 9 Principais elementos da modelagem/simulação localizados na base CAD Fonte: Elaboração própria.
No entanto, alguns dos critérios de avaliação propostos já puderam ser agrupados e listados no quadro abaixo, gerando um primeiro nível comparativo entre os três programas:
64 bit Intel or AMD processor (Not ARM)
CAD software to edit CAD files MicrosoftimportingbeforethemExcel2007orlatertoenabledatafileinput
28
Intel Core i7 9700K, i9 9900K, i9 10900KIntel Xeon W 2245 Intel Xeon W 2245 AMD Ryzen 9 3900X or Windowsbetter8.1,10 or 11 16-32 GB or more
Recent multi core processor, e.g.:
Intel i5, i7, or Xeon processor of at least Windows3GHz7,8 or 10, 6416GBbit
5 GB free disk space per product for full DirectXOpenGL®Forinstallation3DGraphics3.0or11support is CADrecommendedsoftwaretoeditCADfilesbeforeimportingthem
(datacustobase20/07/22) R$ 30.710,00 (12 meses) R$ 112.200,00 (12 meses) sendo R$ R$referentes58.800,00aoPTVVissime53.400,00doPTVViswalk R$ 7.613, 72
Video Graphics Card Dedicated graphics card with at least 1 GB memory and full OpenGL support
Windows 11, 10 or 8.1.
8 GB memory (RAM) or more OpenGL600recommendedisMBdiskspace4.1capablevideocardisrecommended4GBVideoRAMormorerecommendedRhino4+Grasshopperorlater (12 (PedSim2.175,35Pro)R$5.438,37(Rhino7)
Bentley Legion PTV Viswalk PedSim Pro
meses) R$
operacionaisRequisitosOrigem
100 GB of spare disk space on a fast (7,200 rpm or above) hard drive (to store several large results files)
EspanholAlemãoChinêsChecoCoreanoFrancêsInglêsItalianoJaponêsPolonês Português Russo
BIM importa IFC importa IFC
idiomas 1 Inglês
não importa IFC (necessário instalar plugin adicional para permitir esse recurso)
10
29
sim, usos limitados por 90 dias (Rhino) e por 14 diasPro)(PedSim
versão trial não
EspanholAlemãoChinêsFrancêsInglêsItalianoJaponêsPolonêsRussoTurco
12
sim, por tempo ilimitado mas, não permite salvamentos
A partir dos dados da tabela comparativa já é possível extrair algumas informações importantes. A primeira diz respeito aos Requisitos Operacionais, ou seja, quais são
Já a quarta linha do quadro indica os idiomas nos quais interface e material de apoio manual, FAQ frequently asked questions (Perguntas Frequentes), aba Help (Ajuda) estão disponíveis. Enquanto o Legion possui versão apenas em inglês, é possível instalar o Viswalk em 10 idiomas diferentes infelizmente o português não é uma das opções , sendo então o Rhino o único programa dentre os analisados com versão em português (Portugal). Entretanto, apenas a interface principal do Rhino é disponibilizada no idioma lusitano, Grasshopper e PedSim Pro são mantidos em língua inglesa.
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os tipos de hardware e de softwares necessários para que o programa funcione corretamente. Neste sentido, a comparação fica um pouco atribulada: enquanto o PTV Viswalk exige processadores de maior desempenho, o Legion ocupa muito mais espaço no disco e Rhino+PedSim requerem mais recursos de vídeo. Apesar disso, buscando se avaliar de modo geral, ou seja, pensando na configuração de uma máquina para instalação e utilização dos programas, chega se à seguinte ordem Bentley Legion > PTV Viswalk > PedSim Pro. O Legion, ao ocupar 20 vezes mais espaço no disco que o Viswalk e exigir um programa de planilhas além do programa CAD, apresenta se como o programa mais exigente neste critério enquanto o PedSim Pro é o software de instalação mais leve (600 megabytes) e o menos exigente em relação à memória RAM (8 GB).
Em seguida pode se verificar os custos para aquisição e licença, com validade de 12 meses para um único usuário. Novamente, o Pedsim Pro fica na posição de menor exigência, mas há uma inversão nas outras posições: o custo do programa desenvolvido pelo grupo PTV é 3,7 vezes maior do que o da Bentley. Isto ocorre porque foi adicionado ao custo do Viswalk o Vissim, programa que realiza a simulação de fluxos de veículos (carros, trens e ônibus) e a integração dos fluxos peatonais do Viswalk, ou seja, possibilitando entradas e saídas nestes modais de transporte. Já o Bentley Legion consegue fazê lo com recursos próprios, logicamente de forma bem menos engenhosa do que a solução composta pela PTV.
Por fim, nenhum dos programas avaliados está na lista IFC Certified Software5 da buildingSMART International, autoridade que trata da padronização e intercompatibilidade de arquivos utilizados nos fluxos de trabalho BIM. Como atributo neste sentido, tanto Legion como Viswalk são capazes de importar arquivos IFC no lugar de desenhos CAD enquanto o Rhino necessita do emprego de plugins complementares para incorporar este recurso
6.1 BENTLEY LEGION
O software proprietário da Bentley Systems possui como particularidade ser composto por 3 aplicativos conexos, porém de funcionamento independente Legion Data Templates, Legion Model Builder e Legion Simulator.
5 Disponível em https://www.buildingsmart.org/compliance/software certification/certified software/
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No quesito LGPD e cibersegurança, nenhum dos softwares analisados possui recursos nativos de processamento ou compartilhamento de dados em nuvem, ou seja, oferecem o mesmo nível de privacidade e segurança da informação que a maioria dos programas de uso pessoal tipicamente disponibilizam.
Ainda no tema acessibilidade, a Bentley difere dos demais ao não possibilitar versão trial (teste) do Legion, enquanto Viswalk e PedSim Pro possuem versões do tipo, o primeiro com limitações operacionais (não permite salvar os trabalhos desenvolvidos) enquanto o outro possui restrição de tempo de uso (14 dias).
Figura 11 Janela aberta após utilização do atalho LEGION Data Templates
Figura 10 Ilustração esquemática do fluxo básico de trabalho Legion
Fonte: Elaboração própria.
Fonte: Elaboração própria.
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O primeiro funciona basicamente como um atalho. Ao ativá lo, abre se automaticamente uma janela do Windows com os arquivos Data Template nos formatos XLS e XLSM (extensões de arquivo tipo planilha). Deve se então fazer uma cópia de um dos modelos disponíveis 1k corresponde a uma matriz OD de 1000x1000 células, 2k para 2000x2000 células e 5k 5000x5000 células para ser utilizada como fonte de dados para os aplicativos seguintes.
Na primeira, Entities, fez-se a configuração das entidades (termo utilizado pelo Legion para designar as pessoas virtuais simuladas no programa). Há 5 categorias pré configuradas de comportamento peatonal UK (United Kingdom), Asian, North American, Southern European e Chinese sendo que estas categorias possuem ainda perfis de velocidade customizáveis entre Commuters, Tourists, Stadium Users e Runners. Ainda que não haja um tipo de entidade latino-americana ou brasileira, em tese, é possível criar perfis na aba Entity profiles do Data Template. Contudo, durante os testes, esta aba não funcionou de forma adequada no Microsoft Excel 365, versão 2206. Este problema não chegou a prejudicar o desenvolvimento do estudo de caso posto que o Caderno Legion da CPTM (2021) recomenda a utilização dos perfis UK Commuters e UK Runners para as simulações de suas estações.
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O arquivo Data Template é composto por 7 planilhas Entity profiles, Entities, OD Matrix, Data Profiles, Origin settings, Platform Train settings e Platforma Entry Distributions. Para o estudo de caso, mostrou-se necessário utilizar 3 abas.
Aqui surge a primeira necessidade externa para utilização do Legion: faz se necessário possuir um programa editor de planilhas, como o Microsoft Excel. Como há alternativas de softwares livres neste campo OpenOffice, LibreOffice, entre outros , este pré requisito não foi visto como determinante no hall de atributos elencados na avaliação comparativa deste trabalho, todavia, esta necessidade foi apontada no critério “requisitos operacionais” já que é necessário trabalhar sobre o arquivo Data Template para que o Model Builder funcione adequadamente.
Figura 13 Configuração da aba OD Matrix
Figura 12 Configuração da aba Entities
Por fim, a terceira aba utilizada, Data profiles. Esta aba é responsável por relacionar as duas primeiras de forma a criar a matriz OD para o intervalo de simulação determinado. É nesta tabela que a quantidade e ritmo de geração de pessoas de cada acesso é indicada e como cada DP (delay point ação a ser executada por uma entidade que causa alteração no desempenho de sua jornada) afetará o fluxo peatonal por exemplo, “DP bloqueio” refere-se ao tempo gasto nas ações de validação do bilhete no bloqueio e na passagem pela catraca, que poderá ser variável, de acordo com o intervalo de 2 (mínimo), 2,5 (médio) e 4 (máximo)
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Fonte: Elaboração própria.
Fonte: Elaboração própria.
Na segunda aba, OD Matrix, fez-se a tabulação de entradas (EN) e saídas (EX) do modelo, distribuindo de forma percentual as rotas.
“O desenho com o layout da estação ou da área específica a ser avaliada é uma informação fundamental para o desenvolvimento de um modelo. Deve
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Figura 14 Configuração da aba Data profiles
Fonte: Elaboração própria.
A Bentley, em seus tutoriais, fala em “limpeza” e “pedestrialização” do desenho CAD para importação. Em ambiente bidimensional, o Legion trabalha com representações em planta, então somente este tipo de desenho deve ser utilizado e adequado, conforme as orientações técnicas, para reproduzirem o ambiente e seus elementos constituintes de forma inteligível pelo Model Builder vedações verticais, pilares, escadas, mobiliário, equipamentos, quiosques, etc
O trabalho segue agora com a preparação da base CAD para importação no Model Builder. Aqui surge a segunda necessidade externa para utilização do Legion e, assim como na demanda anterior, há softwares CAD livres disponíveis FreeCAD, OpenSCAD, LibreCAD, etc.
segundos, enquanto que “DP exit bloqueio” refere se ao tempo gasto na passagem pela catraca para sair do sistema, também variável, mas de acordo com o intervalo de 0,5 (mínimo), 1 (médio) e 3 (máximo) segundos.
refletir com precisão as dimensões físicas do espaço e todos os obstáculos à circulação de passageiros, tendo influência significava sobre a eficiência e precisão da modelagem” (CPTM, 2021, p.9).
Figura 15 Recomendação para os layers CAD
Figura 16 Recomendações para os desenhos CAD
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Fonte: CPTM, 2021
Fonte: CPTM, 2021
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Com esta ação encerra se a fase preliminar do trabalho, sendo possível dar início a modelagem em si, no aplicativo Model Builder é possível traçar, remover e/ou deslocar linhas e polígonos CAD no Legion, contudo são comandos com função complementar, caso seja necessário fazer alterações pontuais ou testar pequenas alterações na configuração do cenário como, por exemplo, incluir um quiosque comercial ou um guichê de informações no saguão da estação.
Focal Nodes (nós focais) são alvos intermediários que compreendem uma área e um Focal Segment (segmento focal). Entidades direcionadas para um Focal Node se movem em direção ao seu Focal Segment e são redirecionadas para outro objeto assim que entram em sua área. Desta forma, os Focal Nodes funcionam como objetivos intermediários ou ‘pontos de decisão’ dentro da jornada total de uma Entidade.
Deve se usar Focal Nodes quando quiser criar uma sub rota para uma porcentagem de suas Entidades ou determinados Tipos de Entidade. Uma
A implantação de todos estes objetos espaciais é relativamente simples e intuitiva, com os comandos facilmente identificáveis na interface do programa Entradas, saídas, filas e bloqueios possuem comandos específicos e de fácil identificação enquanto o guichê da bilheteria deve ser configurado utilizando se o comando Delay Point (ponto de atraso). No entanto, a implantação destes objetos no modelo não é suficiente para que a micro simulação ocorra de forma correta. Para que as entidades considerem a bilheteria e a linha de bloqueios em seus trajetos, faz se necessário incluir objetos complementares, chamados de Focal Nodes.
Após a importação do Data Template e da base CAD do saguão, a primeira etapa consiste em implantar as entradas e saídas do modelo, obedecendo a nomenclatura utilizada na matriz OD. Em seguida, configura se os elementos intermediários da jornada (bilheterias e linha de bloqueios).
Segundo o manual online do Legion (tradução livre):
Através da inserção e configuração de Focal Nodes que se torna possível determinar que 28,05% das entidades irão até a bilheteria e também provocar que as entidades definam qual bloqueio específico utilizar. O recurso central do Legion que possibilita esse nível de manipulação do comportamento peatonal são os Links este recurso define como as entidades interpretam as informações dos Objetos Espaciais e como suas são rotas afetadas por esta leitura, seja nas atividades que realizam durante uma simulação e ou nas decisões que tomam sobre a definição de trajeto a seguir.
aplicação típica desde comando surge quando há vários caminhos válidos e/ou possíveis para um mesmo destino.
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Figura 17 Visualização dos Links do modelo
Fonte: Elaboração própria.
Com a verificação e validação dos Links, a segunda parte do trabalho (modelagem) é então encerrada com a exportação do arquivo ORA para abertura no LegionÉSimulator.noterceiro
Figura 18 Entidades em fluxo no modelo
Fonte: Elaboração própria.
O primeiro fato que pôde ser observado é de que o Legion executa um offset entre a base CAD e a zona de simulação (hachura cinza). Provavelmente esta ação
aplicativo do conjunto que a micro simulação acontece.
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Figura 19 Detalhe do offset entre base CAD e zona de simulação Fonte: Elaboração própria.
busca evitar que sejam criados conflitos com quinas, que vãos estreitos sejam considerados prováveis áreas de circulação pelas entidades e outros erros do gênero nos deslocamentos, mas, com isto, há uma pequena redução espacial de todo o cenário disponível. Este mecanismo, por exemplo, gerou conflito com a largura útil disponível para passagem nos bloqueios da estação (vão de 50 cm) fazendo com que as entidades ficassem “presas” tentando atravessá los. Dentre as soluções possíveis compensar o offset do Legion na base CAD, fazer nova importação do desenho no Model Builder para então reexportar o arquivo ORA para abertura no Simulator ou diminuir a largura das entidades no Model Builder e fazer nova exportação do arquivo ORA , optou se pela segunda alternativa por ter um processo de menor carga de retrabalho
Em relação ao tempo e carga de processamento das simulações, o Legion mostrou se extremamente leve, sem alterar de forma significativa o desempenho operacional da máquina enquanto a micro simulação era processada.
Por fim, a interface dos aplicativos Legion se mostrou amigável e os materiais de apoio na aba Help manual online, CONNECT Center e Bentley LEARNserver foram suficientes para mitigar dúvidas, identificar erros e corrigir problemas.
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Figura 20 Desequilíbrio na formação de filas Fonte: Elaboração própria.
Como a micro simulação é produzida apenas no último aplicativo do conjunto, todo parâmetro ajustado no Data Template ou nos Objetos Espaciais do Model Builder só é validado alguns passos à frente, em outra interface, gerando retrabalhos em um fluxo de vaivém de exportação e importação de arquivos entre os programas que somente com a aquisição de experiência de uso do Legion é possível mitigar em algum nível. Por exemplo, a figura abaixo mostra que os Focal Nodes que provocam que as entidades definam qual fila escolher encontra-se desbalanceado, gerando um comportamento irrealista na formação das filas juntos aos guichês, sendo necessário retornar ao Model Builder para revisão das configurações dos Links.
Fonte: Elaboração própria.
Fonte: Elaboração própria.
Figura 22 Ilustração esquemática do fluxo básico de trabalho PTV Viswalk
6.2 PTV VISWALK
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Figura 21 Desempenho durante controle vs enquanto processa a micro simulação
Como primeira ação, importou se a base CAD utilizada no Legion no Viswalk. Contudo, o software do grupo PTV exibiu uma mensagem de erro alegando que no layer PSIM 8 polígonos intersectavam consigo mesmos (possível sobreposição ou de linhas ou linhas duplicadas). Optou se por continuar com o processo mesmo assim para verificar se este erro afetaria a integridade do arquivo, ficando claro que a introdução da base CAD com erros corrompeu o desenho, resultando em uma base incompleta, uma vez que os polígonos “problemáticos” foram descartados pelo programa durante o processo de importação.
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Figura 23 Mensagens de erro exibidas durante importação da base CAD
Fonte: Elaboração própria.
Com isso foi necessário revisar no AutoCAD a planta do saguão, que de fato possuía linhas duplicadas. Percebeu-se que linhas avulsas também não eram importadas adequadamente, sendo necessário unir todas as linhas subsequentes de forma a configurar polígonos fechados para aperfeiçoar a importação do arquivo.
Figura 24 Aspecto da base CAD importada após mensagem de erro Fonte: Elaboração própria.
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Em seguida, cria-se a área de simulação (saguão), os diversos pontos de entrada e saída do modelo que necessitam de Pedestrian Inputs para que o programa entenda quantos pedestres irão surgir nestas zonas e as rotas que deverão orientar os fluxos da simulação.
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Figura 25 Aspecto da base CAD importada no Viswalk após revisão do desenho Fonte: Elaboração própria.
Figura 26 Recursos de simulação peatonal do Viswalk
O programa desenvolvido pela PTV tem como diferencial a possibilidade de escolha por modos distintos de decisão de comportamento peatonal (route choice methods). Resumidamente, há dois métodos principais: o estático e o potencial dinâmico. Enquanto o primeiro prioriza a escolha de rota pela menor distância a percorrer entre dois pontos, no segundo a decisão privilegia o trajeto com menor tempo estimado de deslocamento, ou seja, as entidades tentarão seguir a rota que no momento acreditam ser a mais rápida Em algumas situações, a adoção do método estático pode provocar resultados irrealistas, sendo necessário avaliar caso a caso qual método atende de forma mais adequada aos objetivos do estudo, uma vez que a adoção inadvertida pelo potencial dinâmico não é viável por demandar grande carga de processamento no cálculo das rotas, aumento consideravelmente o tempo de processamento das simulações.
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Fonte: Elaboração própria.
Figura 27 Comparativo entre fluxo de rota estática com a utilização do potencial dinâmico Fonte: PTV Viswalk: Quickest vs. Shortest Path in a Simulation of Pedestrians https://www.youtube.com/watch?v=8SmRBTJ jeU&ab_channel=PTVGroupMobility
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Uma solução intermediária é a configuração de rotas estáticas parciais. Este procedimento guarda semelhanças com os Focal Nodes do Legion, onde é possível determinar áreas ao longo da trajetória OD nas quais as entidades podem optar por mudanças de rotas para efetuar uma ação específica como por exemplo, optar por entrar na fila de um guichê de bilheteria permitindo uma modelagem de fluxo mais realista. Por exemplo, o Viswalk não possui um comando específico para configuração de bloqueios, então torna se necessário gerar uma série de rotas parciais para garantir que as entidades não escolham somente o “vão” entre dispositivos que está localizado mais próximo de seu ponto de origem e passem a considerar a utilização dos demais equipamentos de controle de acesso.
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Para auxiliar a criação destas rotas parciais, na aba Help do Viswalk é possível acessar um diretório denominado Examples Training que contém diversos arquivos com exemplos de como gerar cenários para reproduzir um determinado objetivo. Contudo, este material de apoio é limitado na medida em que cada item demonstra a configuração para uma situação pontual, mesmo os arquivos referentes a Enhanced Routing (criação aprimorada de rotas) e a Partial Routes (rotas parciais) não apresentam cenários com encadeamento de trajetórias, diminuindo substancialmente a contribuição destes materiais na configuração de cenários mais complexos, onde as entidades realizam jornadas compostas por duas ou mais ações intermediárias antes de chegar ao seu destino final.
Figura 28 Definição de Partial routes para orientação dos fluxos na linha de bloqueios Fonte: PTV Vissim Help.
Fonte: Elaboração própria.
Figura 29 Caminho para acessar arquivos de referência
Figura 30 Arquivos de referência disponíveis após instalação do programa
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Fonte: Elaboração própria.
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Quanto à composição dos perfis peatonais, ao incluir um Pedestrian Input o programa apresenta 3 opções possíveis neste parâmetro: 1 - Pedestres, 11Passageiros em uma estação e 21 Organização Marítima Internacional MSC/Circ. Optou se, portanto, pela opção 11, sendo ainda possível alterar os tipos Homem, Mulher, Mulher com criança e Cadeirante , as velocidades de deslocamento e as taxas de cada categoria na população total.
Em relação ao tempo e carga de processamento das simulações, o Viswalk exigiu mais da capacidade de processamento da máquina do que o Legion, além de solicitar a atuação da placa gráfica no modo tridimensional. Quando selecionada a micro simulação em método potencial dinâmico, o uso da unidade de processamento aumentou para taxas acima de 85%.
Figura 31 Composição populacional 11 Passageiros em uma estação Fonte: Elaboração própria.
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Fonte: Elaboração própria.
Figura 32 Desempenho durante controle (à esquerda) vs enquanto processa a micro simulação estática em 2D (ao centro) e em 3D (à direita)
Por fim, a interface do PTV Viswalk foi considerada amigável, provendo uma experiência de uso fluida, agradável e eficaz dos recursos.
Figura 34 Micro simulação em modo tridimensional
Fonte: Elaboração própria.
Fonte: Elaboração própria.
Figura 33 Desempenho durante controle (à esquerda) vs enquanto processa a micro simulação com potencial dinâmico em 2D (ao centro) e em 3D(à direita)
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Esta peculiaridade gera alternativas no fluxo de trabalho de modelagem do cenário de micro simulação. A base CAD, se preexistente, pode ser importada para o Rhino mas caso seja não esteja disponível e for necessário elaborá la, a mesma pode ser realizada diretamente no Rhino, retirando a necessidade de instalação e uso de um programa tipo CAD para este fim.
53 6.3 PEDSIM PRO
Este programa possui uma natureza distinta dos dois softwares avaliados anteriormente. Ao ser um plugin, ou seja, um aplicativo que adiciona funcionalidades específicas a um programa maior, o PedSim Pro não funciona de maneira autônoma, então faz se necessário executar o Rhino e o Grasshopper para que ele possa ser utilizado. O Rhino é um software de criação, edição, análise documentação, renderização, animação e tradução em alta precisão de curvas, superfície e sólidos NURBS, subdivisão de superfícies (SubD), nuvem de pontos e malhas poligonais (meshes) desenvolvido pela empresa estadunidense Robert McNeel & Associates, enquanto o Grasshopper é um editor gráfico de algoritmos plataforma de linguagem de programação visual criado por David Rutten, colaborador da Robert McNeel & Associates, sendo um dos recursos nativos no programa desde a versão 6 (lançada em fevereiro de 2018).
Figura 35 Ilustração esquemática do fluxo básico de trabalho PedSim Pro Fonte: Elaboração própria.
Fonte: Elaboração própria.
Figura 37 Lógica de modelagem PedSim Pro
Fonte: PedSim Pro Basics Modeling People Flow in a el=PDShttps://www.youtube.com/watch?time_continue=30&v=JA_RgYtUBYQ&feature=emb_logo&ab_channPlaza
Figura 36 Base CAD importada no Rhino
Neste estudo, para manter o padrão processual de avaliação entre todos os três programas, utilizou-se a etapa de importação do arquivo dwg, que ocorreu de forma descomplicada e sem falhas.
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Para que a micro simulação de fluxo peatonal aconteça, o PedSim Pro demanda os seguintes dados de entrada:
• Obstáculos (Obstacles), na forma de polígonos, que juntos constituem o ambiente de simulação o programa considera duas categorias de obstáculos, opacos e transparentes: o primeiro representa vedações verticais como paredes, colunas ou qualquer outro elemento que interrompa o campo de visão das pessoas enquanto o segundo são elementos translúcidos como vidro ou objetos baixos como mobiliário, aberturas no piso, etc;
• Paradas (Stops), na forma de pontos para o PedSim Pro, os locais de origem, de ações intermediárias e de destino das pessoas são considerados Stops;
• Pessoa (Person), definida através dos recursos internos do programa, caracterizando a população da micro simulação;
• Programa (Program) e Interesse (Interest), ambos são o mesmo tipo de dado e se referem a determinação de ações que são realizadas em cada local do mapa enquanto as Paradas possuem alguns Programas (por exemplo, um guichê de bilheteria), as Pessoas têm Interesses (comprar bilhete): ao combinar Interesses com Programas, define-se a jornada das entidades.
A definição dos dados de entrada para o estudo de caso transcorria correntemente até que, no último passo conexão das informações da população (PersonTemplate) ao mecanismo de simulação (Engine) , o programa sinalizou um erro no componente PedSimEngine e exibiu a seguinte mensagem de erro: “1.
Invalid cast: String » an”. Com a mensagem apresentada pelo plugin não foi possível identificar qual era exatamente a causa do erro, pôde-se apenas constatar que um
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Apesar do impedimento na continuidade da utilização do PedSim Pro causada pelo erro, ainda assim foi possível verificar algumas particularidades na estruturação do funcionamento do plugin que impactam seu potencial utilitário. Ao vincular a população da simulação diretamente ao componente Mecanismo (Engine) que processa a micro simulação, mostra-se que o aplicativo foi desenvolvido sobre o conceito básico de estabelecimento de um único ponto de origem para as pessoas no cenário. Quando são apontados múltiplos pontos de entrada no cenário, a
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dado do tipo string (cadeia de caracteres) estava envolvido no problema. Como o material de apoio do PedSim Pro não possui lista, roteiro ou qualquer outro tipo de ajuda que esclareça a ocorrência de mensagens de erro, optou se por entrar em contato com a PDS Parametric Design Studio, empresa desenvolvedora do plugin, pelo site do pedsim.net, solicitando auxílio.
Figura 38 Exibição de erro na programação do estudo Fonte: Elaboração própria.
Uma alternativa para contornar esta limitação do programa seria implantar vários Mecanismos de simulação, um por acesso, adquirindo assim a possibilidade de controle sobre a quantidade de pessoas para cada ponto de entrada do modelo. Contudo, esta solução certamente provocaria um acréscimo de carga considerável no processamento da estruturação do cenário.
Esta concepção resulta em perda substancial no controle das propriedades de cada acesso, além de alterar drasticamente os fluxos espaciais frente aos demais programas, onde é possível definir a população e fluxo de acesso de cada ponto de entrada independentemente. O PedSim Pro poderia vincular a população a cada Parada (Stop) uma vez que este componente já possui como um dos seus fatores constituintes a sua capacidade numérica (Capacity). Contudo, na estruturação vigente, esta capacidade refere se à quantidade de pessoas que pode utilizar simultaneamente cada Parada, ou seja, ao alcançar este número limite, as pessoas começam a se aglomerar ao redor do ponto de Parada aguardando a liberação de uma
Poucas horas após solicitar ajuda pelo site, recebi um e-mail escrito por Peng Wang, criador do PedSim Pro, sugerindo uma ação para solucionar o problema e indicando que, se o erro persistisse, que os arquivos poderiam ser enviados para ele analisar e buscar uma saída. Infelizmente, a recomendação recebida não resolveu a falha na verdade provocou apenas a mudança da mensagem de alerta para “1.
quantidade total da população especificada na Engine passa ser distribuída uniformemente entre esses pontos, de forma automatizada pelo plugin.
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vaga.Parece
oportuno e tecnicamente possível retirar a população total do Mecanismo de simulação e incluir um dado adicional de capacidade nas Paradas: o novo input seria responsável por determinar quantas pessoas se originam deste ponto e o outro continuaria como o atributo atual, definindo quantas pessoas podem utilizar ou sair por este local
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Oito horas após o envio dos arquivos para Peng Wang, recebeu-se a resposta de que, após rápida verificação dos arquivos, a base CAD não cumpria os requisitos para funcionamento do plugin apontou se a existência de linhas duplicadas ou sobrepostas no desenho. Dado o prazo restrito para encerramento desta monografia, não foi possível corrigir os problemas apontados na planta do saguão e, consequentemente, não foi possível avançar com a avaliação do PedSim Pro. Lançado em junho de 2017 e com a primeira versão Pro apresentada em maio de 2020, o aplicativo demonstra ser, entre os aqui analisados, o mais sensível às condições geométricas do cenário uma vez que a base importada foi a mesma utilizada no Viswalk , além de revelar que ainda se faz necessário alcançar maior nível de maturação das mensagens de erro para aprimorar a usabilidade, eficiência e confiabilidade deste simulador peatonal.
Solution exception:Um ou mais erros”. Em vista disso, os arquivos foram enviados por e-mail para pudesse ser verificado qual era a falha de programação no trabalho.
Figura 39 Imagem ilustrativa do erro anexado no e mail de resposta
Fonte: Peng Wang
• Versatilidade, podendo ser usada desde as etapas iniciais de projeto até a análise de adequações de estações existentes;
Figura 40 Recursos PedSim Pro Fonte: Elaboração própria.
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• Possibilidade de planejar intervenções e comparar cenários;
7 CONSIDERAÇÕES FINAIS
No Caderno Legion, a CPTM lista os benefícios provenientes da utilização de ferramentas de micro simulação de fluxo peatonal:
• Natureza visual e quantificável dos resultados facilita o entendimento das análises; e
Dada a relevância e utilidade desta ferramenta na elaboração de projetos e de estratégias operacionais nas estações, este trabalho buscou verificar de forma prática e qualitativa, os recursos, a facilidade de utilização, os custos envolvidos e outros atributos relacionados ao fluxo de aplicação destes programas numa situação empírica qual dos três softwares apresenta se como alternativa técnica mais adequada para alcançar os benefícios supracitados.
• Análise da circulação de passageiros em todos os ambientes da estação, considerando o impacto que uma intervenção em determinado local acarreta em outros espaços;
Apesar do quadro composto por desigualdades de circunstâncias, pode se elaborar, num ato obstinado de sintetização, algumas conclusões em prol dos objetivos elencados no segundo capítulo deste trabalho:
Após as experiências de uso dos diferentes programas, deparou se com a complexidade e variedade de dados e com diferentes níveis de investigação e modelagem. A aplicabilidade da análise comparativa foi então questionada, dada a variação na apreensão de cada programa. Devido a fatores como tempo disponível, curva de aprendizagem, disponibilidade de tutoriais, dentre outros, as avaliações particulares de cada software foram realizadas em condições efetivas bastante díspares. Assim como outros pesquisadores, neste trabalho enfrentou se o que muito provavelmente seja o problema metodológico central de estudos comparativos: conseguir dar tratamento equivalente a todas as frentes de trabalho
• Apesar do fluxo de trabalho mais complicado e da interface menos desenvolvida dentre todos os avaliados, o Legion apresenta comandos e recursos adequadamente amoldados às necessidades aqui examinadas;
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• Boa ferramenta para comunicação e convencimento. (CPTM, 2021, p.5)
Entre os próximos passos prováveis de continuidade deste estudo, apresenta se a adoção de metodologia capaz de comparar alternativas neste caso, softwares. À vista disso destaca-se o AHP Analytic Hierarchy Process (Método de Análise Hierárquica), desenvolvida nos anos 70 pelo matemático PhD Thomas Saaty nos EUA, que trabalha justamente na ponderação dos atributos da matriz multicritério, quantificando a importância relativa de cada parâmetro dentro dos processos de avaliação e de tomada de decisão da melhor alternativa disponível.
Quanto à estruturação de uma metodologia de análise de decisão multicritério voltada à avaliação de programas de simulação de fluxo peatonal, este trabalho, por seu caráter introdutório de abordagem ao tema, obtém como resultados o próprio apontamento de caminhos possíveis para o aperfeiçoamento e consolidação de aspectos metodológicos: seja na designação de pesos e de coeficientes de majoração para possibilitar a integração de atributos de naturezas diferentes para obtenção de valores referenciais globais comparáveis quanto na reconsideração e incremento de critérios prioritários para construção do quadro de alternativas.
• O PedSim Pro possui alto grau de atratividade enquanto ferramenta já que possui custos muito competitivos e, além disso, abre a possibilidade de utilização do Rhino e de sua plataforma de programação visual e paramétrica para outras ações projetuais e de análise que se façam úteis e/ou relevantes para a companhia Contudo, dificuldades técnicas enfrentadas nos testes práticos colocam em xeque sua usabilidade, eficiência e confiabilidade.
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• O Viswalk apresenta se como a plataforma mais completa e eficiente na construção dos cenários de modelagem e simulação, entretanto, seu alto custo de aquisição e assinatura converte se num fator impeditivo junto aos regramentos legais das empresas públicas;
Cada vez mais torna se estratégico e urgente considerar os fatores sociais e culturais no desenvolvimento de projetos de mobilidade. A micro simulação, ao possibilitar a customização da população e particularizar seu comportamento, dá um passo além do estudo de transporte baseado em capacidades e volumes de fluxo rumo à ciência da mobilidade fundamentada na qualificação da experiência das pessoas. Esta dimensão adicional de análise mostra se fundamental frente aos desafios do setor e às expectativas, interesses e necessidades manifestos por cada um dos milhões de indivíduos que utilizam diariamente os trilhos como pelo menos um dos modais de transporte em suas jornadas diárias de deslocamento.
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DATTA, S. P. A. Emergence of Digital Twins: Is this the march of reason? Massachusetts Institute of Technology, 2017. Disponível em: < https://euagenda.eu/upload/publications/digital twins.pdf>. Acesso em 26/02/22. FRUIN, J. J. Pedestrian Planning and Design. Nova York: Metropolitan Association of Urban Designers and Environmental Planners, 1971. GALIZA, R. J. et al. Modelling Pedestrian Circulation in Rail Transit Stations Using Micro-Simulation, 2011. Disponível em:
AUTODESK. Desmitificando o gêmeo digital para o setor de arquitetura, engenharia e construção, 2022. Disponível BOSELLI,demystifying<https://damassets.autodesk.net/content/dam/autodesk/www/pdfs/ebooks/aeem:cdigitaltwinebookptbr.pdf>.Acessoem26/02/22.F.G.;NERES,R.M.
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REFERÊNCIAS
Estudo do Fluxo de Usuários nas Estações da CPTM. São Paulo: 20ª Semana de Tecnologia Metroferroviária da AEAMESP, BRASIL.2014.
PAULISTA DE TRENS METROPOLITANOS CPTM. Caderno Legion: Diretrizes para modelagem de estações. São Paulo, 2021.
DAAMEN, W. Modelling Passenger Flows in Public Transport Facilities Delft University, 2004. Disponível <https://repository.tudelft.nl/islandora/object/uuid:e65fb66cem: 1e55 4e63 8c49 5199d40f60e1/datastream/OBJ/download>. Acesso em 26/02/22.
LEI Nº 13.303, DE 30 DE JUNHO DE 2016 Dispõe sobre o estatuto jurídico da empresa pública, da sociedade de economia mista e de suas subsidiárias, no âmbito da União, dos Estados, do Distrito Federal e dos Municípios, Brasília, 2016 Disponível em: <http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/_ato2015-2018/2016/lei/l13303.htm>. Acesso em: COMPANHIA08/08/22
Contribuição ao dimensionamento e à avaliação operacional de terminais urbanos de passageiros metroviários e ferroviários Dissertação (Mestrado em Engenharia de Transportes) Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo, 2011. KAWAMURA, D M.; CHAVES, L M.; BARBARA, R. K.; MAUAD S. V. S. Análise do fluxo de pedestres na integração entre as estações Paulista e Consolação do metrô, com emprego de microssimulação Trabalho de conclusão de curso (Engenharia Civil) Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo, KHEMLANI,2018.
B.; MALAVASI, V. Aplicação do Software Legion para Modelagem Dinâmica e Análise de Fluxo da Estação da Luz Trabalho de conclusão de
GUAZZELLI,emnsit_Stations_Using_Micro_Simulation?auto=<https://www.academia.edu/792052/Modelling_Pedestrian_Circulation_in_Rail_Tra64citations&from=cover_page>.Acesso26/02/22.C.S.
L. Designing for People, 2020. Disponível em: < https://prodbentleycdn.azureedge.net/ /media/files/documents/white KLÜPFEL,br&modified=00010101000000papers/wp_designing_for_people_ltr_en_lr.pdf?la=pt>.Acessoem26/02/22.H.
A Cellular Automaton Model for Crowd Movement and Egress Simulation, 2003. Disponível em: < LAWTON,26/02/22.automatonnt_and_egress_simulation/links/00463534560c6c3c27000000/AKluepfel/publication/29800160_A_Cellular_automaton_model_for_crowd_movemehttps://www.researchgate.net/profile/HubertCellularmodelforcrowdmovementandegresssimulation.pdf>.AcessoemG.
Why Accenture lists ‘digital twins’ as top-five technology trend in 2021, 2021. Disponível em: < https://venturebeat.com/2021/03/12/why accenture-lists-digital-twins-as-top-five-technology-trend-in-2021/>. Acesso em LIMA26/02/22.,R.S.
65
UNION INTERNATIONALE DES TRANSPORTS PUBLICS - UITP. Better Urban Mobility Playbook, 2021. Disponível em: <https://cms.uitp.org/wp/wp content/uploads/2022/02/Report BETTER URBAN MOBILITY PLAYBOOK.pdf>. Acesso em 26/02/22.
NETWORK RAIL. Station Capacity Planning. London: Network Rail, 2021. Disponível em: < content/uploads/2022/02/Stationhttps://www.networkrail.co.uk/wpCapacityPlanning Design Manual
PTV GROUP. How do 250,000 people safely pass through Amsterdam Central Station each day?, 2018. Disponível em: TRANSPORTV<https://www.ptvgroup.com/fileadmin/user_upload/Products/Prodcut_Brochures/PTViswalk_BRO_EN_201811.pdf>.Acessoem26/02/22.FORLONDONTfL. Station modelling with Legion Spaceworks: Best Practice Guide. London: TfL Rail & Underground, 2016.
curso (Engenharia Civil) Escola de Engenharia Mauá do Centro Universitário do Instituto Mauá de Tecnologia, São Caetano do Sul, 2021.
PARAMETRIC DESIGN STUDIO PDS. PedSim Pro Primer, 2020. Disponível em: < https://www.pedsim.net/docs/pedsim pro modeling/>. Acesso em 26/02/22.
TEKNOMO, K. Microscopic Pedestrian Flow Characteristics: Development of an Image Processing Data Collection and Simulation Model. Sendai: Tohoku University, 6 mar. 2002. Disponível em: < https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1610/1610.00029.pdf>. Acesso em 26/02/22.
NRGNCIV10003.pdf >. Acesso em 21/03/22.
