Conheça os principais elementos dos sistemas de semáforos inteligentes

Os sistemas de controle de tráfego em tempo real garantem ganhos de eficiência no trânsito por meio de análises algorítmicas da atuação dos sinalizadores em relação ao movimento das vias – em outro termos, eles buscam matematicamente otimizar os ciclos semafóricos, reduzir os tempos de espera nos cruzamentos e proporcionar a maior sincronização possível dos sinais verdes. O alto grau de conectividade na coleta dos dados nas vias, no tratamento e na transmissão das informações faz com que as repostas nas ruas sejam praticamente imediatas.

O protótipo Genpolis, desenvolvido há quatro anos pelo engenheiro eletrônico Bruno Sarno Mugnela na Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli-USP) e, hoje, em processo de patenteamento, ilustra como pode ser a análise algorítmica do funcionamento dos sinais de trânsito. Trata-se de um simulador de tempos semafóricos por meio da aplicação de algoritmos genéticos – um conceito inspirado na ciência de melhoramento genético, aplicada a populações animais e vegetais.

O Genpolis foi testado em seis cruzamentos da Rua Padre Antônio José dos Santos, uma via de passagem no bairro do Brooklin, em São Paulo, e conseguiu reduzir em até 30% os atrasos e as paradas. “Nós conhecíamos o trânsito, o que não sabíamos era o tempo ideal dos semáforos”, conta o professor Marcio Lobo Netto, do Núcleo de Ciências Cognitivas e Vida Artificial do Departamento de Engenharia de Sistemas Eletrônicos da Poli-USP, que orientou Mugnela. De acordo com ele, o algoritmo genético tem como base diversas combinações aleatórias de temporizações para os semáforos de um determinado sistema. A partir dessas combinações e levando em conta as informações de tráfego, o programa simula dezenas ou centenas de cenários de tempos dos sinais de trânsito participantes e gera um ranking com os dez resultados que garantem maior fluidez de veículos. Depois, realiza simulações a partir dos registros “campeões”, gerando outras temporizações a partir de combinação das melhores até então, e novamente faz um novo ranking com os resultados mais eficientes. Esse processo é repetido diversas vezes, sempre priorizando os melhores indivíduos de cada geração.

Na rua do Brooklin, o Genpolis analisou 50 gerações de 20 indivíduos – ou combinações de temporizações -, levando em conta dados de movimento fornecidos previamente pela Companhia de Engenharia de Tráfego (CET). Se as informações de trânsito fossem enviadas ao simulador em intervalos de tempo muito pequenos, por meio de sensores e uma rede de telecomunicações eficiente, ele poderia ser usado a um sistema de controle de tráfego em tempo real. Mesmo desta forma, serve para fazer ajustes que permitem configurar o conjunto da rede semafórica de modo mais eficiente para tratar de forma coordenada todo esse conjunto, oferecendo assim benefícios globais, não confinados a um ou outro cruzamento apenas. Conheça, a seguir, os principais elementos dos semáforos inteligentes:

1. Laço indutivo
Nos sistemas de semáforos inteligentes, a detecção do movimento nas vias é feita por sensores. Uma solução bastante adotada no País pelo baixo custo de implantação é o laço indutivo – um fio de cobre disposto em forma retangular ou circular e instalado no interior dos pavimentos. Ele recebe uma corrente elétrica que cria um campo magnético ao seu redor. Quando um carro se aproxima do laço, ocorre uma variação no campo magnético, evidenciando a presença do veículo.

2. Câmeras
No mercado há também câmeras que podem fazer a detecção veicular. A manutenção desses equipamentos é facilitada porque eles ficam instalados em postes, e não sob a terra. Câmeras mais simples apenas funcionam de forma binária, identificando a presença ou a ausência de veículos tal qual os laços indutivos. Outras, com um software acoplado, geram imagens e identificam, por exemplo, o número de carros em trânsito, o tamanho dos veículos e a distância entre eles, o sentido de rota e a velocidade média dos carros, além da configuração da ocupação da pista. Há ainda câmeras térmicas, que não dependem de luz para atuar. O alcance dos sensores pode chegar a mais de 70 m, dependendo do modelo.

3. Controladores
Por cabos ou por uma rede sem fio, os sensores passam informações a controladores de tráfego em campo – equipamentos que gerenciam um conjunto de semáforos. Nos sistemas inteligentes, os controladores estabelecem, após uma análise algorítmica, os tempos de sinal verde mais adequados considerando o movimento veicular e um intervalo mínimo e máximo de abertura dos semáforos. Quando a via está saturada, o sistema adota o tempo máximo de sinal verde previamente estabelecido, funcionando como se fosse um semáforo de tempo fixo.

4. Gerenciamento
remoto Os controladores funcionam com autonomia, mas ficam também em comunicação, preferencialmente por meio de fibra ótica, com um software de gerenciamento de tráfego em uma central. Operadores nessa central remota podem acompanhar o fluxo veicular e interferir rapidamente na atuação dos semáforos quando ocorrem falhas no sistema, por exemplo. Eles também podem programar diferentes planos de tráfego e adequar o sistema de acordo com a conveniência.

Por Gustavo Coltri