MODELO SISTÊMICO PARA DETECÇÃO DE PONTOS CRÍTICOS EM RODOVIAS COM BASE EM SEGMENTOS HOMOGÊNEOS

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Universidade Federal de Minas Gerais

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Tese de doutorado

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Modelo sistêmico para detecção de pontos críticos em rodovias com base em segmentos homogêneos

Primeiro orientador

Membros da banca

Gustavo Henrique Naves Givisiez
Altair dos Santos Ferreira Filho
Rodrigo Affonso de Albuquerque Nóbreg
Carlos Fernando Ferreira Lobo

Resumo

O estudo apresenta uma abordagem inovadora para a definição de segmentos homogêneos e a identificação de locais críticos em rodovias, atualizando a precisão na análise de pontos perigosos. Diferentemente da metodologia tradicional do DNER (1986), que utiliza segmentos de 1 km, uma nova abordagem propõe uma segmentação mais detalhada, com trechos de 50 metros, possibilitando uma análise mais refinada das condições físicas, operacionais e geográficas das vias. A pesquisa foi aplicada na rodovia MG-050, utilizando dados de sinistros entre 2016 e 2022, além de informações sobre tipo de pista, grade, sinalização e volume de tráfego. Ferramentas de Sistemas de Informação Geográfica (SIG) foram empregadas para criar mapas temáticos que auxiliaram na visualização dos pontos críticos. Indicadores como Unidade Padrão de Gravidade (UPS), Índice de Periculosidade (Ip) e Índice Crítico (Ic) foram usados para avaliar a criticidade dos segmentos. Uma das principais inovações metodológicas para o processo de segmentação homogênea foi a aplicação do algoritmo XGBoost, que demonstrou alta eficiência na distinção entre segmentos críticos e não críticos. Treinado com variáveis como volume de tráfego, condições climáticas e histórico de sinistros, o modelo atingido uma indicadores médios superiores a 0,85. Os resultados mostraram um total de 1203 segmentos com a nova metodologia. A tese também contribuiu no processo de cálculo do indicador UPS de modo que segregou os sinistros com vítimas feridas dentro do veículo e fora dos veículos, além de definir parâmetros para ponderação de veículos com vítimas considerando a taxa de ocupação de um veículo padrão.

Abstract

The study presents an innovative approach to defining homogeneous segments and identifying critical locations on highways, improving the accuracy of hazardous point analysis. Unlike the traditional DNER (1986) methodology, which uses 1 km segments, this new approach proposes a more detailed segmentation with 50-meter sections, allowing for a more refined analysis of the physical, operational, and geographical conditions of roadways. The research was conducted on the MG-050 highway, using accident data from 2016 to 2022, along with information on road type, gradient, signage, and traffic volume. Geographic Information System (GIS) tools were employed to create thematic maps that aided in visualizing critical points. Indicators such as Standard Gravity Unit (SGU), Hazard Index (HI), and Critical Index (CI) were used to assess segment criticality. One of the main methodological innovations in the homogeneous segmentation process was the application of the XGBoost algorithm, which demonstrated high efficiency in distinguishing between critical and non-critical segments. Trained with variables such as traffic volume, weather conditions, and accident history, the model achieved average indicators above 0.85. The results identified a total of 1,203 segments using the new methodology. The thesis also contributed to the SGU indicator calculation process by segregating accidents involving injured victims inside and outside vehicles, as well as defining parameters for weighting vehicles with victims, considering the occupancy rate of a standard vehicle.

Assunto

Geografia dos transportes, Rodovias – Medidas de segurança, Acidentes de trânsito, Planejamento rodoviário, Algoritmos, Sistemas de informação geográfica

Palavras-chave

Geografia dos Transportes, Segurança Viária, Modelagem Matemática, Rodovia

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