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Um novo olhar sobre a infraestrutura de veículos autônomos

Quais melhorias de infraestrutura irão promover o crescimento de veículos autônomos e, ao mesmo tempo, incentivar um sistema de mobilidade compartilhada?

Imagine um futuro com frotas de ônibus autônomos trafegando tranquilamente pelas ruas da cidade até cada uma de suas paradas. Serviços de mobilidade compartilhada enviam veículos autônomos (VAs) para pegar vários passageiros que devam percorrer rotas semelhantes. Robôs-táxis deixam passageiros nas estações de metrô. Alguns proprietários de carros tradicionais decidem que já não precisam de veículos pessoais, porque os VAs de mobilidade compartilhada atendem plenamente as suas necessidades. O congestionamento nas vias diminui com menos veículos em circulação.

Imagine agora um futuro diferente, em que todos os antigos proprietários de carros tradicionais tenham um VA. Muitas pessoas sem habilitação também compram VAs para uso pessoal, apesar de estarem há anos — ou desde sempre — sem carro. A distância percorrida por passageiros aumenta 25%. 1 Se não houver vagas de estacionamento disponíveis, os veículos autônomos ficam circulando enquanto seus donos terminam de fazer compras ou outras atividades. Os VAs podem também realizar, sozinhos, tarefas como entregar compras e pegar roupa na tinturaria. As ruas das cidades ficam ainda mais congestionadas.

Qual cenário surgirá nas diversas partes do mundo? A resposta dependerá, em parte, do possível investimento, por stakeholders públicos ou privados, na infraestrutura necessária para possibilitar a mobilidade autônoma e compartilhada. Porém, essa questão não está sendo muito discutida no momento, pois empresas, investidores, inventores e formadores de políticas estão, com razão, se concentrando em questões ligadas aos veículos autônomos em si, tal como a questão da segurança. Em breve, stakeholders começarão a discutir em mais detalhes as exigências da infraestrutura para VAs ao fazer seu planejamento de capital. Algumas das suas decisões poderão determinar se a mobilidade autônoma e compartilhada irá ganhar força.

Para ajudar as autoridades do setor de transporte a considerar o rumo a seguir, identificamos um possível caminho para a infraestrutura para veículos autônomos que possibilite a mobilidade autônoma e compartilhada. Isso inclui planos de alterações estruturais e rodoviárias básicas que possam promover o crescimento dos VAs, bem como melhorias especificamente destinadas a incentivar a mobilidade compartilhada. Os líderes do setor de transporte poderiam pensar em uma abordagem em etapas ao considerar tais melhorias. O primeiro passo seria implementar algumas mudanças na infraestrutura durante o período-piloto dos VAs; em seguida, fazer adaptações para o tráfego misto (VAs e carros tradicionais) e, finalmente, criar uma infraestrutura que permita uma transição completa para os VAs.

A infraestrutura de veículos autônomos passa por um momento crítico

Com a infraestrutura adequada para a mobilidade compartilhada, os robôs-táxis multipassageiros poderiam responder por mais de 800 quilômetros percorridos nas estradas dos EUA — cerca de 9% do total — até 2030. Em 2040, eles poderiam responder por 50% de todos os quilômetros percorridos. Além de menos congestionamento, as emissões dos veículos poderiam cair drasticamente. Com a circulação de mais VAs, que cometem menos erros do que os motoristas humanos, as mortes no trânsito podem diminuir. Imóveis usados como estacionamento podem ser transformados em propriedades comerciais ou residenciais. Essas melhorias, combinadas, poderiam produzir benefícios econômicos da ordem de US$ 850 bilhões anualmente.

Para preparar a infraestrutura necessária para esse futuro, as autoridades públicas poderiam determinar se as melhorias potenciais no transporte promovem a mobilidade autônoma e compartilhada, tanto para os VAs atuais quanto para os modelos posteriores que serão totalmente autônomos. Se as estruturas já forem projetadas para comportar a mobilidade autônoma e compartilhada, não será preciso realizar mudanças dispendiosas mais adiante. Entre outras questões a serem consideradas estão os pedágios, zoneamento, licenciamento e seguro.

Ao considerar possíveis melhorias em infraestrutura, será importante que o setor público monitore mudanças na tecnologia dos veículos autônomos. Um tópico cada vez mais discutido é quanto os stakeholders deveriam investir em sistemas de vehicle-to-infrastructure (V2I), tais como sensores em vias ou um tipo de sinalização que envie sinais aos VAs, auxiliando-os a transitar pelas ruas da cidade. Também tem havido muita discussão no setor sobre qual seria a tecnologia V2I mais apropriada. Há quem defenda as vantagens dos sistemas dedicados de comunicação de curto alcance (DSRC, dedicated short-range communications) e dos sistemas vehicle-to-everything (C-V2X). Embora a avaliação de tecnologias V2I específicas esteja além do escopo deste artigo, é importante observar o rápido crescimento do ecossistema V2I (que vem ocorrendo apesar do fato de que os VAs lançados em fase piloto pelas montadoras venham equipados com sensores internos e mapas dinâmicos que lhes permitem operar com independência). Se os líderes do setor público tiverem essas possíveis mudanças tecnológicas em mente, poderão tomar decisões embasadas sobre infraestrutura.

Melhorias básicas: como manter os ativos de infraestrutura em bom estado

Apenas 41% das vias dos EUA atendem aos requisitos para uma “boa viagem”, conforme classificação do International Roughness Index, índice usado para avaliar a condição de ruas e estradas. Buracos, problemas nas marcações das vias e outras questões de manutenção não apenas criam desafios à segurança, mas também apresentam dificuldades para os VAs. Se os governos adotassem abordagens mais rápidas e eficientes para melhorar a infraestrutura básica, poderiam reduzir esses problemas. Além de melhorar a segurança e reduzir os custos causados pelo desgaste dos veículos, os investimentos em infraestrutura permitiriam a realização de testes-piloto de veículos autônomos. Equipes de manutenção poderiam, por exemplo, remarcar ruas com problemas de sinalização usando linhas de 15 cm de largura altamente retrorrefletivas para evitar que os carros saiam da via. Essas linhas refletem a luz para sua fonte original, o que as torna mais claramente visíveis do que linhas reflexivas.

Mesmo após os reparos iniciais, a manutenção das ruas e estradas será sempre uma questão importante. Vias em mau estado não são apenas um incômodo para os motoristas : elas são os maiores impedimentos para o bom funcionamento dos VAs. Para promover níveis mais altos de autonomia, o software de mapeamento deve ser altamente preciso. Em interseções difíceis, por exemplo, será necessário registrar dimensões em detalhes milimétricos. Se as vias estiverem em mau estado e as marcações estiverem desgastadas, a estrutura física da interseção mudará constantemente. Até mesmo pequenas alterações podem impedir o crescimento dos veículos autônomos.

Para evitar que surjam problemas conforme os VAs se tornem mais comuns, as autoridades do setor de transporte poderiam considerar a realização de reparos de forma mais sistemática do que a prática atual. Elas também poderiam pensar na formação de parcerias com empresas de mapeamento, para garantir que os mapas de alta definição dos VAs sejam prontamente atualizados, com bom custo-benefício, quando forem realizados reparos essenciais.

Em alguns casos, as autoridades poderiam usar o crescimento dos VAs como uma oportunidade para melhorar o planejamento de capital para as ruas. Elas podem eliminar alguns reparos dispendiosos dedicando mais fundos à manutenção preditiva. Isso pode incluir o envio de drones ou de veículos autônomos para detectar possíveis problemas ainda no início. As autoridades também poderiam considerar a formação de parcerias com vários stakeholders, como empresas de serviços públicos, departamentos de transporte e empresas de cabos, para realizar reparos coordenados e com eficiência de custo. Elas poderiam, por exemplo, se coordenar para fazer reparos e instalar novas infraestruturas de serviços públicos no mesmo trecho simultaneamente ou em rápida sucessão, evitando o bloqueio de diversas vias ao mesmo tempo.

Mobilidade compartilhada: como moldar o futuro do trânsito

A mobilidade autônoma e compartilhada pode não ser uma preocupação imediata para autoridades que estejam ocupadas estabelecendo prioridades e lidando com orçamentos apertados. Porém, investir agora na mobilidade autônoma e compartilhada pode levar a melhorias imediatas no congestionamento e no transporte, embora os veículos tradicionais superem em muito os VAs em número. Além disso, é menos dispendioso tomar agora uma medida que certamente  será necessária no futuro do que agir mais tarde para atender a uma necessidade que se apresente.

Podem ser necessárias estruturas e adaptações para dar apoio à mobilidade autônoma e compartilhada. Isso inclui os itens abaixo (quadro):

  • Instalações de apoio. As frotas de veículos autônomos exigirão grandes instalações de apoio para a manutenção e o carregamento de VAs. Se as cidades permitem que empresas privadas operem frotas de veículos, as autoridades podem ter que regulamentar apenas as instalações de apoio; todas as despesas de infraestrutura ficariam a cargo de seus parceiros do setor privado. Porém, se as autoridades quiserem criar frotas públicas, devem se planejar para o desenvolvimento de instalações de apoio, assim como fazem ao criar ou aprimorar os sistemas de ônibus atuais. Em alguns casos, eles poderiam adaptar instalações existentes que já não sejam essenciais, como estacionamentos com baixa demanda. Na maioria das instalações de apoio, os principais custos incluirão aluguel (a menos que o setor público seja o proprietário da estrutura), mão de obra e criação de infraestrutura de recarga para veículos elétricos (VEs). As autoridades do setor de transporte devem pensar cuidadosamente na localização dessas instalações, para não perturbar o ambiente urbano e prejudicar a saúde, o trânsito e a vida dos cidadãos.
  • Áreas de staging. Para evitar congestionamentos, as frotas de VAs e os serviços de mobilidade compartilhada precisam de locais onde os veículos possam encostar para o embarque e desembarque de passageiros, as áreas de staging. Uma possível solução pode ser a conversão de locais de estacionamento existentes em áreas de staging acessíveis a diversos operadores de frotas.
  • Modificações no meio-fio. Na maioria das cidades, o meio-fio serve principalmente como área de estacionamento. Os líderes do setor de transporte poderiam considerar uma precificação mais dinâmica desse recurso, levando em conta a demanda do mercado, para liberar vagas. Poderiam, também, destiná-los a propósitos específicos em momentos diferentes (indicados com sinais emitidos aos VAs). Na hora do rush, o meio-fio pode ser um local de embarque para circulares autônomos que façam parte do sistema de transporte público. Na hora do almoço, o local poderia servir como estacionamento para food trucks e, à noite, como área de entrega de encomendas. Essa transformação do uso do meio-fio pode estimular a mobilidade autônoma e compartilhada, pois os usuários poderiam compartilhar o custo do desembarque, especialmente nos horários em que o preço é mais alto. A precificação dinâmica do uso do meio-fio poderia também reduzir o congestionamento e o número de veículos em circulação — problemas atuais que irão perdurar no futuro mundo dos VAs. Estima-se, por exemplo, que quase um terço do tráfego da cidade de Nova York consista em veículos dando voltas à procura de vagas mais baratas para estacionar. A precificação desse recurso escasso baseada na demanda também daria aos caminhões de entrega e aos serviços de mobilidade compartilhada mais opções de embarque e desembarque, já que haveria mais vagas disponíveis. Um grande benefício dessa mudança seria a diminuição do número de veículos estacionados em fila dupla.
  • Centros de mobilidade. Para que a mobilidade autônoma e compartilhada se desenvolva bem, os usuários devem poder fazer uma transição fluida entre diferentes modos de transporte. Alguém que more longe do trabalho pode tomar um robô-táxi de casa até a estação de trem mais próxima e usar uma scooter elétrica da estação de trem de destino ao escritório. Se esse processo for muito complicado, os passageiros podem optar por usar um veículo autônomo privado de porta a porta — uma tendência que aumentaria os atrasos e tornaria o sistema menos confiável. Para evitar essa situação, as autoridades poderiam considerar investir em mais centros de mobilidade onde usuários que estejam indo para a mesma direção possam acessar o transporte compartilhado, incluindo VAs. Essas instalações podem incluir locais de coleta de veículos de micromobilidade (como scooters ou bicicletas) próximos a estações de metrô ou grandes instalações de transporte que também contem com opções de restaurantes e lojas em pontos críticos.
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Planejamento de longo prazo: como se preparar para um mundo completamente autônomo

Um futuro totalmente autônomo nos aguarda, pelo menos nas cidades. Embora este mundo possa vir a se concretizar só daqui a muitos anos, as autoridades devem entender as mudanças que estão por vir e considerar as modificações necessárias para acomodar tais sistemas. As placas de rua e os semáforos atuais foram feitos para motoristas humanos. No futuro, as cidades poderão substituir boa parte dessa sinalização por um sistema digital de gerenciamento de transporte que forneça informações importantes, como limites de velocidade e proibição de virar em alguma via, diretamente aos veículos.

As vias também terão que evoluir conforme os VAs passem a ser a forma predominante de transporte. As autoridades podem, por exemplo, ponderar até que ponto são benéficas melhorias de segurança tais como elevação do meio-fio ou grades de proteção. Enquanto um motorista humano pode se distrair e passar acidentalmente por cima do meio-fio ou invadir outra pista, a probabilidade de que tais acidentes ocorram com VAs deve ser menor. Em vias urbanas com baixo nível de tráfego, pode ser possível expandir o espaço para pedestres sem proibir totalmente a circulação de veículos. Muitas ruas poderão ser mais estreitas, já que os VAs serão projetados para transitar muito próximos a outros veículos, com risco muito baixo de colisão. Além disso, os veículos autônomos também serão menores se forem totalmente autopilotáveis. Nesse caso, os espelhos não seriam mais necessários, e os amortecedores seriam menos volumosos, adequados a um perfil diferente de risco de colisão (menor número total de colisões e maior proporção de acidentes com pequenos danos).

Financiamento de melhorias na infraestrutura de veículos autônomos: possíveis abordagens

As esferas federal, estadual e municipal dos governos já estão enfrentando dificuldades com déficits orçamentários, e o transporte é insuficiente. De acordo com a Sociedade Americana de Engenharia Civil, os Estados Unidos têm necessidades acumuladas de capital para rodovias e pontes equivalentes a US$ 836 bilhões. 2 Além disso, o crescimento de VAs e VEs poderia exacerbar a atual lacuna de financiamento em 22% — cerca de US $ 80 bilhões — até 2040. (Como a maior parte da frota de VAs será composta por veículos elétricos, as receitas com impostos sobre combustíveis podem cair para menos da metade). E, sem a necessidade de licenciar e registrar motoristas ou carros pessoais, diversas taxas também poderiam cair substancialmente. Essas mudanças devem representar um desafio financeiro temerário para o setor público.

As autoridades podem superar esse desafio criando novas fontes de receitas. Ao considerar as opções possíveis, seria útil investigar se novos fluxos de receita incentivariam ou desestimulariam uma mobilidade autônoma e compartilhada mais econômica. Em muitos casos, esses fluxos podem vir de parcerias público-privadas (PPPs), que estão se tornando mais comuns em grandes projetos de transporte.

As PPPs fornecem recursos para incentivar a diversidade de investimentos de capital, o que pode ser necessário para o crescimento dos VAs e da mobilidade autônoma e compartilhada. (Nenhuma organização pública ou privada tem, sozinha, os recursos necessários para realizar todas as melhorias de infraestrutura necessárias.) Com todas as PPPs, devem-se considerar cuidadosamente questões de propriedade, os termos do contrato e o valor potencial dos fluxos de receita futuros. As principais PPPs ligadas à mobilidade que incentivam a mobilidade autônoma e compartilhada podem se concentrar nas seguintes atividades:

  • desenvolver a infraestrutura necessária para a precificação dinâmica do meio-fio e para a coleta de receitas (como a instalação de medidores inteligentes que exibam os preços, aceitem pagamentos e notifiquem os servidores se estiverem ocupados)
  • agrupar diversas pequenas melhorias de capital em uma região ampla para capturar economias de escala e atrair as empresas do setor privado mais eficientes e sofisticadas (como realizar reparos simultâneos em várias pontes, por exemplo)
  • estabelecer e operar serviços de mobilidade, como frotas de VAs, em nome de uma cidade, seguindo o modelo implementado em alguns locais para programas de compartilhamento de bicicletas
  • construir a infraestrutura para coletar taxas de uso em faixas exclusivas para VAs de mobilidade compartilhada

O maior uso de veículos autônomos compartilhados não apenas mudará os sistemas de transporte, mas também poderá dar vida nova às cidades. Se as autoridades do setor de transporte começarem a analisar as questões da mobilidade autônoma e compartilhada agora, antes que os VAs se difundam amplamente, poderão criar um futuro em que o tráfego flua de maneira harmoniosa e previsível, o transporte público funcione com eficiência e o total de emissões diminua. Os moradores poderiam ter mais parques, restaurantes e empresas em seus próprios bairros, o que intensificaria sua conexão com a comunidade local. Os riscos para ciclistas e pedestres, que vêm aumentando nos últimos anos, também poderiam cair. Os benefícios que tais mudanças podem trazer à sociedade e ao meio ambiente podem ser inestimáveis.

Baixe o infográfico What steps must cities take to realize the full benefits of autonomous vehicles? (PDF–1.5MB).

Sobre o(s) autor(es)

Tyler Duvall é alumnus do escritório da McKinsey em Washington, onde Ben Safran é sócio associado; Eric Hannon é sócio no escritório de Frankfurt; Jared Katseff é consultor no escritório de Filadélfia e Tyler Wallace é consultor no escritório de Stamford.