Verificação de vulnerabilidades em redes de transporte: uma abordagem pela teoria dos grafos

Abstract

O projeto e a manutenção de sistemas de transporte sustentáveis e resilientes dependem da identificação de possíveis vulnerabilidades antes que as crises ocorram, para que a infraestrutura e as estratégias de ação sejam efetivamente desenvolvidas em tempos de crise. No entanto, dada a complexidade dos sistemas de transporte, os métodos propostos para avaliação de vulnerabilidades são de difícil implementação e requerem dados inacessíveis para a maioria dos municípios brasileiros. Diante desse cenário, e com o intuito de simplificar a análise preliminar de um sistema em busca de vulnerabilidades, o objetivo deste trabalho é apresentar a medida de centralidade da teoria dos grafos que melhor representa a vulnerabilidade local das redes de transporte terrestre nas cidades brasileiras. O método proposto no estudo foi a degradação sistemática da rede medindo o decaimento de continuidade no sistema, definida como a proporção de caminhos válidos que permanecem na rede após a remoção de um determinado número de vias. Os resultados apontaram que a centralidade de intermediação é a métrica que melhor reflete a vulnerabilidade, uma vez que a estratégia de ataque que remove progressivamente as estradas com maior centralidade de intermediação apresenta um declínio mais rápido da continuidade. Com este resultado, esperamos facilitar a detecção de vulnerabilidades nos sistemas de transporte e orientar a criação de sistemas de transporte mais resilientes.The design and maintenance of sustainable and resilient transport systems depend on the identification of possible vulnerabilities before crises occur so that infrastructure and strategies of action are effectively developed for times of crisis. However, given the complexity of transport systems, the proposed methods for assessing vulnerabilities are difficult to implement and require data inaccessible to most Brazilian municipalities. Given this scenario, and intending to simplify the preliminary analysis of a system in the search for vulnerabilities, the objective of this paper is to present the centrality measure from graph theory that best represents the local vulnerability of inland transport networks in Brazilian cities. The method proposed in the study was the systematic degradation of the network measuring the decay in continuity on the system, defined as the proportion of valid paths that remain in the network after the removal of a certain number of roads. The results pointed out the betweenness centrality is the metric that best reflects vulnerability since the attack strategy that progressively removes the roads with greater betweenness centrality presents a faster decay of continuity. With this result, we expect to facilitate the detection of vulnerabilities in transport systems and to guide the creation of more resilient transport systems.