Estimativa da ocupação de veículos por tecnologias sem fio e dispositivos móveis: Uma aplicação no transporte urbano de passageiros de ônibus

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1. Exame de qualificação
   Estimativa da ocupação de veículos por
   tecnologias sem fio e dispositivos móveis:
   Depto. de Transportes – Escola Politécnica
   Edson Hilios Marques Nunes
   24 de Abril de 2017
   Uma aplicação no transporte urbano de passageiros de ônibus
   

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2. Texto preliminar para apresentação à banca do exame de
   qualificação para dissertação a ser apresentada à Escola
   Politécnica da Universidade de São Paulo para obtenção do
   t ́tulo de Mestre em Ciências.
   Área de Concentração:
   Departamento de Engenharia de Transportes
   Orientador:
   Prof.º Dr. Claudio Luiz Marte
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3. Agenda
   1. Introdução
   2. Justificativa
   3. Objetivos
   4. Metodologia
   5. Cronograma
   6. Revisão bibliográfica
   7. Desenvolvimento do experimento
   8. Teste-piloto
   9. Conclusão
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4. Introdução
   Uma caracter ́stica encontrada nas equações utilizadas no planejamento
   da operação do transporte públicoTP é que elas consideram variáveis
   constantes a taxa de passageiros por hora e a taxa de embarque.
   O problema é que a demanda é uma variável caótica, tornando a
   alocação de recursos uma tarefa propensa a erros e alvo de estudos
   espec ́ficos para sua otimização.
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5. O efeito da lotação no sistema
   ● Maior tempo de embarque e desembarque;
   ● Aumento no tempo total de viagem;
   ● Redução da velocidade operacional;
   ● Congestionamentos nas vias e paradas;
   ● Deterioração da qualidade de vida dos passageiros;
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6. Justificativa
   Passageiros podem através de informações em tempo-real da ocupação
   do ônibus tomar decisões mais assertivas sobre a sua viagem, como
   esperar o próximo ônibus.
   Tais métodos criam novas oportunidades para realocar a ocupação mais
   rápido e de forma mais eficiente.
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7. Oportunidades nos telefones móveis
   O simples fato de uma pessoa
   portar um telefone móvel permite
   que sejam coletadas diversas
   informações dela através dos
   sinais emitidos pelos aparelhos
   durante o seu uso.
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8. Telefone móvel no Brasil
   Fonte: IBGE, Pesquisa Nacional por Amostra de Domic ́lio (2016).
   Percentual de pessoas que tinham telefone móvel celular para uso pessoal
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9. Objetivo geral
   Desenvolver um método de contagem automática de passageiros (APC)
   por radiofrequência, através do sensoriamento do sinal de redes sem fio
   Wi-Fi, emitido por telefones móveis e um método de análise para os
   dados capturados para aplicação em sistemas de informação.
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10. Objetivos específicos
    A. Elaborar um protótipo de sensor capaz de capturar o sinal de rede
    sem fio Wi-Fi emitido por telefones móveis.
    B. Desenvolver um algoritmo de tratamento de dados para estimar a
    ocupação de um ve ́culo num determinado espaço temporal
    utilizando técnicas de mineração de dados;
    C. Testar estatisticamente a eficiência do algoritmo, discutindo seus
    atributos e defeitos assim como métodos para melhorá-lo;
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11. Metodologia
    ● Revisão bibliográfica sobre qualidade do TP e métodos de APC;
    ● Sensoriamento de pessoas por radiofrequência;
    ● Pesquisa experimental;
    ● Análise estatística de dados;
    ● Conclusão.
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12. Cronograma
    Atividade
    2016 2017 2018
    1º T 2º T 3º T 1º T 2º T 3º T 1º T 2º T 3º T
    Conc. créditos
    Rev. bibliográfica
    Prototipação
    Teste-piloto
    Qualificação
    Revisão
    Coleta de dados
    Análise de dados
    Artigo científico
    Defesa
    Entrega final 12
    

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13. Revisão bibliográfica
    Numa pesquisa mais aprofundada sobre o efeito da lotação na
    vida dos passageiros, Cantewell et al. (2009) concluem que a
    lotação do ve ́culo e o desconforto percebido após o embarque
    causam mais estresse que o tempo de viagem em si.
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14. Atributos da qualidade no TP
    Aspecto Atributo
    Quantitativos Confiabilidade
    Frequência
    Velocidade
    Preço
    Informações
    Facilidade de transferência
    Condições do veículo
    Qualitativos Conforto
    Segurança
    Conveniência
    Estética
    Fonte: Adaptado de Redman et al. (2013), p.22
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16. Contagem automática de passageiros
    Métodos de APC encontrados na bibliografia:
    ● Sensores infravermelhos;
    ● Câmeras de vídeo;
    ● Sensores de temperatura;
    ● Sensores de peso;
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17. Sensoriamento pro radiofrequência
    A coleta passiva é poss ́vel através das tecnologias de
    radiofrequência empregadas nesses dispositivos para a
    comunicação sem fio.
    ● GSM
    ● Bluetooth
    ● Wi-Fi
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18. Sensoriamento por Wi-Fi
    A utilização do protocolo Wi-Fi tem fomentado diversos tipos de
    pesquisas com o tema de movimentação e contagem de pessoas:
    ● Sistemas de localização e fluxo de pessoas;
    ● Monitoramento de tráfego;
    ● Cálculo de trajetórias;
    ● Validação de OD;
    ● Ocupação de veículos. 18
    

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19. Desenvolvimento do experimento
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20. Protótipo de APC por Wi-Fi
    Fonte: Autoria própria (2017), p.34
    ● Raspberry PI 3 Model B
    ● Módulo Wi-Fi TP-LINK
    TL-WN722N / Athero AR9002U
    ● Bateria externa
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21. Protocolo IEEE 802.11
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    Sensor Wi-Fi
    Endereço MAC
    Endereço MAC
    Endereço MAC
    Fonte: Oransirikul (2016)
    

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22. Amostragem
    Fonte: Autoria própria (2017), p.36
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23. Método de pesquisa visual
    Fonte: Traduzido de Haywood e Konig (2015), p.37
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24. Método de pesquisa visual
    Nível Descrição Definição
    1 Parcialmente sentados Alguns lugares vazios
    2 Sentados Todos os bancos ocupados
    3 25% de ocupação Todos os bancos ocupados com algumas pessoas em pé
    4 50% de ocupação Meia lotac
    ̧ ão do corredor
    5 75% de ocupação Lotac
    ̧ ão de 3/4 do veı́culo
    6 90% de ocupação Apesar de lotado, observa-se que tem capacidade para
    atender mais usuá rios
    7 Lotado Capacidade total utilizada
    8 Superlotado Além da capacidade normal
    Fonte: Adaptado de Santana (2015), p.38 24
    

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25. Teste-piloto
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26. Processamento de dados
    Filtro de disp.
    móveis
    Dados coletados
    Agregação
    temporal
    Contagem de
    avistamentos
    Filtro de
    contagem
    Fonte: Autoria própria (2017), p.39
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27. Filtragem de dispositivos móveis
    Data de aquisição Endereço MAC
    2017-03-27 08:41:57.282 E4:58:E7:BE:C1:CC
    2017-03-27 08:44:27.140 40:88:05:04:60:A2
    2017-03-27 08:51:09.378 B4:EF:39:E8:DE:D7
    2017-03-27 08:56:08.675 40:88:05:04:60:A2
    2017-03-27 08:57:05.612 40:B8:37:E7:AA:28
    2017-03-27 09:06:27.916 40:88:05:04:60:A2
    2017-03-27 09:06:49.355 5C:51:88:21:28:8E
    2017-03-27 09:11:06.459 4C:66:41:47:92:AC
    Fonte: Autoria própria (2017), p.40
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28. Agregação e contagem de avistamentos
    Fonte: Autoria própria (2017), p.40
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29. Dados coletados vs. observados
    Fonte: Autoria própria (2017), p.42
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30. Conclusão preliminar
    Os resultados obtidos pelo sensor durante o teste-piloto demonstraram
    serem estatisticamente condizentes com os dados observados em
    campo.
    Apesar de não haver evidências mais fortes de que tal procedimento pode
    ser generalizado para diversas situações, percebe-se que tal método
    demonstra ser possivelmente uma alternativa viável de APC como afirma
    a literatura.
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31. ● Integração de um GNSS ao protótipo;
    ● Captura dos dados ampliada;
    ● Generalização do algoritmo;
    ● Utilizar dados de AFC da operação;
    ● Expandir a análise estatística;
    Perspectiva
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32. Eng. Edson Hilios Marques Nunes
    Mestrando em Eng. de Transporte
    edson.hilios@usp.br 32
    

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33. Exame de Qualificação
    Estimativa da ocupação de veículos por
    tecnologias sem fio e dispositivos móveis:
    Depto. de Transportes – Escola Politécnica
    Edson Hilios Marques Nunes
    24 de Abril de 2017
    Uma aplicação no transporte urbano de passageiros de ônibus
    

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