Luz verde: como seria se todos os semáforos fossem inteligentes

É difícil imaginar uma rua ou avenida sem semáforos. Esse aparelho, ainda em forma rudimentar, foi usado pela primeira vez na Inglaterra em 1868. Já as luzes como conhecemos tiveram sua estreia em 1914, nos Estados Unidos.

Os semáforos são fundamentais para a organização básica do trânsito de veículos e de pedestres. E, claro, na prevenção de acidentes. Com o avanço da tecnologia, eles ganharam temporizadores e, hoje, podem até ter recursos de automação que os elevam à categoria de "inteligentes".

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Ao saber disso, fica a dúvida: como seria se uma grande cidade tivesse todos os semáforos capazes de se adaptar às condições de trânsito do momento automaticamente? Bem, certamente teríamos um trânsito melhor.

Do básico ao avançado

A forma mais simples de automação de um semáforo envolve um controle de quanto tempo ele ficará aberto ou fechado. Uma vez que isso é sincronizado entre os aparelhos instalados em um mesmo cruzamento, temos a situação clássica: assim que um deles fecha, o outro abre.

Essa programação, porém, costuma ser fixa e não leva em consideração as variações de fluxo que uma via pode ter em decorrência, principalmente, do horário. Na prática, o que ocorre é que os semáforos funcionam de forma "plana" — ainda que permitam que se programe formas de funcionamento diferentes para horários do dia — e isso pode causar congestionamentos e fazer com que uma via não seja utilizada em todo o seu potencial.

Já em seu conceito mais básico, os semáforos adaptativos usam sistemas de sensoriamento que podem incluir câmeras de processamento de imagem e sensores eletromagnéticos instalados no asfalto para a coleta de dados. A ideia é que eles sejam capazes de funcionar de forma variável, sempre levando em conta a situação do momento no trânsito.

Pouca flexibilidade

Apesar de ter um funcionamento relativamente confiável, semáforos com temporização fixa são pouco flexíveis. Para mostrar isso, vale imaginarmos um cruzamento entre uma avenida de várias faixas e uma rua menor. Geralmente, o semáforo vai ficar mais tempo aberto para quem transita pela avenida do que para quem a cruza pela rua menor.

Isso tende a funcionar bem, porém é algo que não leva em conta situações nas quais o trânsito nessa rua menor fica mais pesado enquanto o da avenida está livre. Nesta situação, a tendência é que o fluxo de veículos acabe represado na via menor, com possíveis impactos na região como um todo, uma vez que a programação dos semáforos é fixa e não levará em conta o que acontece em tempo real.

Tudo mudaria com os semáforos inteligentes

Se a situação acima ocorresse em uma região onde há semáforos inteligentes, o resultado poderia ser bem diferente. Nesse contexto, não apenas as luzes do cruzamento em específico passariam a priorizar a via mais movimentada como os demais cruzamentos também poderiam passar por mudanças nesse sentido, de maneira a evitar que um problema localizado acabe afetando uma região como um todo.

E mesmo quando não há problemas, a adoção de semáforos do tipo tende a causar benefícios. Um estudo exposto no Simpósio Brasileiro de Tecnologia de 2017, organizado pelo Laboratório de Comunicações Visuais da Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação da Unicamp (Universidade Estadual de Campinas), mostrou que a adoção de um sistema que realize a contagem de veículos em um região de coleta — área ao redor de uma via arterial, como avenida de grande porte — representa um ganho de 38% de fluxo com utilização de 33% da via e um ganho de 11% com utilização de 66% da via.

Além disso, a tendência para o futuro é que, com 5G e carros cada vez mais conectados — e até autônomos (que dirigem sem precisar de humanos no volante) —, esse monitoramento em tempo real também inclua a possibilidade de carros e semáforos "conversarem" entre si. Um exemplo disso poderia ocorrer durante à noite, quando, diante da aproximação de um carro em um cruzamento vazio — tanto de carros quanto de pessoas —, um semáforo poderia simplesmente mudar de sinalização para facilitar a passagem do veículo.

E na prática?

É importante salientar que o uso desse tipo de recurso demanda alguns cuidados. Um deles é que esses dispositivos tendem a funcionar corretamente apenas se utilizados em conjunção com outros dentro de uma região. Isoladamente, a eficácia tende a ficar comprometida e, se não houver sincronismo entre semáforos, os algoritmos corretos e a parametrização, a instalação pontual pode ser mais prejudicial do que vantajosa.

Uma vez que haja essa integração dos semáforos, a tendência é que exista a chamada "onda verde", situação na qual avenidas de grande fluxo passam por períodos nos quais é possível trafegar por quase toda a sua extensão sem parar em sinais fechados e andando dentro dos limites de velocidade.

No Brasil, há iniciativas pontuais para a instalação de semáforos do tipo, mas a solução está longe de ser massificada. Para se ter ideia, São Paulo é a cidade que mais tem semáforos no país (6.567 cruzamentos sinalizados), mas apenas dez cruzamentos de suas vias têm aparelhos inteligentes.

Em lugares onde iniciativas do tipo já estão mais avançadas, como a China, foi experimentada uma redução de até 30% no tempo gasto em congestionamento, segundo a Baidu, gigante tecnológica que, entre outras coisas, fabrica semáforos do tipo.

De qualquer maneira, a instalação dessa solução envolve várias etapas e não deve considerar apenas o tráfego de automóveis, mas também de veículos de transporte público e áreas com grande circulação de pedestres, panorama que pode ser obtido por meio de simulações computacionais.

Fontes:

Dario Rais Lopes, professor da Escola de Engenharia da Universidade Presbiteriana Mackenzie e consultor nas áreas de mobilidade e transportes

Angelo Sebastião Zanini - Coordenador do curso de Engenharia de Computação do Instituto Mauá de Tecnologia (IMT)

Fernando Ribeiro, professor de Engenharia Civil do Centro Universitário FEI