Escola Politécnica da USP

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Semáforos inteligentes

Aplicado em uma via movimentada de São Paulo, sistema melhorou
fluxo do trânsito, reduzindo atrasos e paradas em até 30%.

Um sistema inteligente de ajuste e sincronização de semáforos de tempo fixo, que melhora o fluxo de trânsito, reduzindo atrasos e paradas em até 30%, é o principal resultado da dissertação de mestrado do engenheiro eletrônico Bruno Serno Mugnela, apresentada na Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli-USP). O trabalho, que foi orientado pelo prof. Marcio Lobo Netto, coordenador do Núcleo de Ciências Cognitivas e Vida Artificial do Laboratório de Sistemas Integrados, gerou o Genpolis. Trata-se de um simulador ou programa de computador que, a partir do número de carros e da velocidade com que eles circulam numa grande avenida ou região de uma cidade, por exemplo, determina os melhores tempos de verde e vermelho de cada sinal, para melhorar a fluidez do tráfego.

Como teste, o sistema gerou um plano semafórico, isto é, planejou  os tempos dos sinais sincronizados de seis cruzamentos na Avenida Padre Antônio José dos Santos, uma das mais movimentadas vias do bairro do Brooklin, na zona Sul de São Paulo. Com o apoio da Companhia de Engenharia de Tráfego (CET), o plano foi elaborado para os horários de pico da manhã e da tarde. A melhora da fluidez do trânsito foi tão boa que a CET decidiu manter os planos resultantes das simulações do Genpolis. “Na rua, o que pôde ser observado foi um nítido ganho de fluidez e redução das filas de carros”, conta Mugnela. “Além disso, o resultado simulado possibilita prever uma considerável redução na emissão de poluentes e menor desgaste de peças por causa de frenagens e arranques.”

Para determinar o melhor plano de semáforos para uma determinada avenida ou região, o Genpolis utiliza um algoritmo genético, um modelo ou ferramenta computacional que imita os mecanismos da evolução natural (como proposta por Charles Darwin), para resolver problemas de otimização. No caso de Mugnela, o que ele queria era otimizar o plano semafórico, isto é, a atuação conjunta e sincronizada dos seis sinais instalados de cruzamentos da Avenida Padre Antônio José dos Santos. Para isso, o algoritmo começa com uma “população” inicial de 20 planos, gerados aleatoriamente, cada com seu “código genético”, ou seja, suas características próprias, como o tempo de verde e vermelho de cada semáforo, por exemplo.

No computador, os planos mais bem-sucedidos são selecionados e vão se “cruzando”, gerando “filhos”, ou seja, novos planos diferentes dos “pais”, mas com características deles, assim como ocorre com pessoas, animais e plantas na natureza. Esses novos planos então também são avaliados e os melhores são selecionados e “cruzados” entre si, gerando outra nova geração de “filhos”, melhores e ainda mais eficientes. Esse processo é repetido por várias gerações, até que resulte no melhor plano semafórico, ou seja, um conjunto de tempos de verde, defasagens e tempo de ciclos da operação semafórica que façam o trânsito circular mais facilmente.

Atualmente trabalhando em consultoria na área de transportes, Mugnela lembra que o Genpolis é apenas um protótipo. Ele também ressalta que o sistema ainda não funciona online, em tempo real. Ele elabora um plano, que é adotado por um período e de tempos e tempos precisa ser atualizado. “O trânsito é vivo e dinâmico como um organismo. Então é natural que o número de veículos nas vias, os traçados e os fluxos de pessoas sofram constantes mudanças. Por isso, a programação semafórica deve periodicamente passar por ajustes”, explica.

“Há um longo caminho pela frente, mas São Paulo está aos poucos se alinhando às políticas de outras grandes cidades do mundo que já não consideram a construção de mais vias, túneis e viadutos como a solução mágica para melhorar o trânsito; ao contrário, se não bem planejadas, muitas vezes dão a impressão inicial de que há uma folga na cidade e após algum tempo só atraem mais e mais carros às ruas quando o foco deveria ser o transporte público”, diz Bruno.

“Pelo fato de o tráfego urbano ser como um organismo vivo, em constante transformação, o desenvolvimento do Genpolis visou a criação de um sistema que ajudasse cidades grandes a otimizarem a resposta de seus sistemas de sinalização de forma sistêmica”, ressalta. O sistema, diz Mugnela, tem agilidade suficiente para poder ser usado online, bastaria mais algum esforço de implementação”, finaliza.