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
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 2
3. Agenda 1. Introdução 2. Justificativa 3. Objetivos 4. Metodologia 5. Cronograma 6. Revisão bibliográfica 7. Desenvolvimento do experimento 8. Teste-piloto 9. Conclusão 3
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. 4
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; 5
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. 6
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. 7
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 8
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. 9
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; 10
11. Metodologia • Revisão bibliográfica sobre qualidade do TP e métodos de APC; • Sensoriamento de pessoas por radiofrequência; • Pesquisa experimental; • Análise estatística de dados; • Conclusão. 11
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
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. 13
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 14
16. Contagem automática de passageiros Métodos de APC encontrados na bibliografia: • Sensores infravermelhos; • Câmeras de vídeo; • Sensores de temperatura; • Sensores de peso; 16
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 17
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
19. Desenvolvimento do experimento 19
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 20
21. Protocolo IEEE 802.11 21 Sensor Wi-Fi Endereço MAC Endereço MAC Endereço MAC Fonte: Oransirikul (2016)
22. Amostragem Fonte: Autoria própria (2017), p.36 22
23. Método de pesquisa visual Fonte: Traduzido de Haywood e Konig (2015), p.37 23
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
25. Teste-piloto 25
26. Processamento de dados Filtro de disp. móveis Dados coletados Agregação temporal Contagem de avistamentos Filtro de contagem Fonte: Autoria própria (2017), p.39 26
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 27
28. Agregação e contagem de avistamentos Fonte: Autoria própria (2017), p.40 28
29. Dados coletados vs. observados Fonte: Autoria própria (2017), p.42 29
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. 30
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 31
32. Eng. Edson Hilios Marques Nunes Mestrando em Eng. de Transporte edson.hilios@usp.br 32
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