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Ricardo Rafael Zarate Aima

Pre-Tesis Método para Obtener Planes de Tiempo Semafóricas Óptimos En Intersecciones Congestionadas. Ricardo Rafael Zarate Aima. Pre-Tesis. Esta tesis se presenta para obtener el titulo de Grado en la UNI. El contexto de la tesis son los sistemas de transito vehicular.

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  1. Pre-TesisMétodo para Obtener Planes de Tiempo Semafóricas Óptimos En Intersecciones Congestionadas Ricardo Rafael Zarate Aima

  2. Pre-Tesis • Esta tesis se presenta para obtener el titulo de Grado en la UNI. • El contexto de la tesis son los sistemas de transito vehicular. • Se hará uso de técnicas de investigación operativa, algoritmos genéticos.

  3. Estructura • Introducción • Planteamiento del Problema • Revisión de Bibliografía • Modelo de Solución • Método Propuesto • Experimentación • Plan de Trabajo • Glosario

  4. Introducción • Los sistemas de transito sufren de insuficiente capacidad vial • La congestión • Más consumo de combustible • Más tiempo de viaje • Más contaminación • El modelo y método propuesto

  5. Introducción • Propuestas actuales: • Inversión en Infraestructura Vial • Restructuración de Vías • Sistemas Inteligentes • Optimización de Ciclos Semafóricos.

  6. La situación problemática • Factores Externos • Aumento del numero de habitantes • Crecimiento horizontal de las ciudades • Mayor costo del combustible • Mayor importancia de la Contaminación Ambiental • El aumento del numero de vehículos por habitante • Cambios en los patrones de uso de automóviles

  7. El Problema • “Como desarrollar un método que implementado sobre un subconjunto congestionado del sistema de transito de una ciudad sirva para aumentar el flujo vehicular y disminuir la desviación estándar de tiempos de espera por vehículos“

  8. Objetivos • Aumentar la oferta de transito vehicular • Desarrollar el método y modelo a aplicar. • Desarrollar un software que automatice los pasos requeridos por el método. • Revisar los métodos existentes en la actualidad. • Simular escenarios y comparar los resultados de los métodos actuales vs. El método propuesto. • Aplicar el método en un escenario real

  9. Justificación • El sistema de transito tiene una gran importancia económica y social. • Ejemplo: • Una persona pierde entre 3 y 4 horas al día viajando en Transporte Público (por los altos niveles de congestión), lo que representa 44 días al año que en otras palabras implica que un Ciudadano de Lima pierde 7 años de su vida en Transporte Público

  10. Alcances, Limitaciones • En la primera fase solo se probara el método en un ambiente simulado. • El sistema de transito opera bajo parámetros y condiciones usuales. • El sistema analizado presenta efectos de la congestión.

  11. Marco Teórico Conceptual • La base teórica conceptual de esta tesis incluye los siguientes temas: • Teoría del Trafico • Sistemas de Control de Semáforos • Tecnologías Actuales aplicadas al Trafico

  12. Teoría del Tráfico • Variables • Densidad • Flujo • Velocidad • Ocupancia

  13. Teoría del Tráfico

  14. Teoría del Tráfico • Diagrama Fundamental del Flujo: • A mayor densidad vehicular se tiene menor velocidad media. • Para prevenir la congestión el número de vehículos que ingresa a la vía debe ser igual al número de vehículos que sale de esta. • A cierta densidad critica y cierta velocidad critica el flujo pasa de estable a inestable. • Si un vehículo frena abruptamente en un flujo inestable se pasara a la congestión.

  15. Teoría del Tráfico • Estados de un Flujo • Flujo Libre • Flujo Inestable • Congestión

  16. Sistemas de Control de Semáforos • Objetivos • Maximizar el flujo vehicular total • Disminuir la probabilidad de accidentes • Ser equitativo en los tiempos de espera de los carros y peatones (No esperas excesivas) • Considerar ambulancias y otros vehículos prioritarios

  17. Sistemas de Control de Semáforos • Controles de Tiempo Fijo • Controles Dinámicos • Controles Coordinados • Controles Actuados • Controles Inteligentes

  18. Controles de Tiempo Fijo • Usan tiempos fijos en los semáforos para señalizar el tiempo y el sentido. • Características • Simples • Probados • Flexibles

  19. Controles Dinámicos • Es una mejora del control de tiempo fijo. • Usan sensores para no dar luz verde a carriles vacíos. • Tipos de Sensores: • Electromagnéticos • Inducción Magnética • Video • Acusticos

  20. Controles Coordinados • Se coordinan un grupo de semáforos mediante cierto esquema y algoritmo de control. • Mas conocido: OLA VERDE • Características: • Altas velocidades • Probado con alto éxito • No sirve en congestión

  21. Ola Verde • Efecto producido en una avenida donde los semáforos están en un sincronismo tal que los vehículos que circulan por ella siempre encuentran luz verde. • Reduce Tiempos de Circulación • Optimiza Uso de Avenidas

  22. Esquemas de Coordinación • Esquema Maestro - Control Local • Esquema En Cadena • Esquema Central de Tráfico, Controles Maestros y locales • Esquema Central de Trafico y controles encadenados

  23. Esquemas de Coordinación

  24. Controles Actuados • Aquellos en los que los peatones deben de presionar un botón para obtener una luz de pase. • Son simples pero ya obsoletos

  25. Controles Inteligentes • Estos controles utilizan técnicas de inteligencia artificial para controlar el flujo en una o varias intersecciones. • Entre otras cosas usan: • Heurísticas • Optimización • Agentes

  26. Simulación de Sistemas de Transito • Tipos • Microscópico • Mesoscópico • Macroscópico

  27. Simulación de Sistemas de Transito • Cuando se debe usar: • No se puede analizar matemáticamente. • Modelo matemático poco realista. • Situaciones de congestión prolongadas. • Para entender gráficamente

  28. Marco Teórico Instrumental • Esquemas de Control Actuales • Control de Intersección Aislado • Coordinación en Base al Tiempo • Control Interconectado • Control de Trafico Ajustado • Control de Trafico Reactivo • Control de Trafico Adaptativo

  29. Antecedentes • Intelligent Traffic Control • Caso: Las Ramblas • Self-Organizing Traffic Lights • SCOOT • SCATS

  30. Revisión de Antecedentes Técnicas Diseño de Prototipo Prototipo Experimentación Resultados Experimentales Análisis de Resultados H Variables Dependientes Modelo de Solución

  31. Método Propuesto • Es un sistema de control coordinado • Se aplica sobre una zona cuyos flujos son predecibles. • Para situaciones de congestión e intersecciones semaforizadas.

  32. El Sistema

  33. Método Propuesto • Pasos • Seleccionar una zona • Definir nodos origen, destino y semáforos. • Definir los flujos del sistema • Determinar las fases • Determinar la secuencia de fases • Determinar los planes de tiempo específicos

  34. La Herramienta • Es un software que sirve para poner en práctica el método propuesto. • Desarrollado en Java • Se hace uso de algoritmos genéticos para la optimización y grafos para hallar el plan de tiempo. • Procesa archivos en formato texto.

  35. La Herramienta • Funcionalidades: • Registro de Flujos, Nodos, Semáforos, Fases, Secuencias, Relaciones. • Optimización de Planes de Tiempo • Generación de Fases Posibles en base a relaciones existentes.

  36. Diagrama de Clases

  37. Diagrama de Clases

  38. El Synchro • Es un software de micro simulación de sistemas de transito vehicular. Posee una implementación de los métodos para determinar planes de tiempo según la HCM y el método Synchro6.

  39. Diseño de Experimento • Objeto de Investigación: • El sistema de control de transito, el cual es un subsistema del sistema de transito. • Población • La población esta formada un grupo de 24 sistemas de control de transito producto de aplicar 2 métodos distintos a 12 escenarios distintos.

  40. Hipótesis • En una simulación se comparará el método propuesto (M0) versus el Synchro-6 (M1) . • H0: Fsalida(M0) > Fsalida (M1) • H1: Delay(M0) < Delay (M1)

  41. Variables • Dependientes: • Flujo de Salida • Delay Total • Independientes • Escenario • Método de Control

  42. Escenarios • Se tomaran en cuenta 3 escenarios base. Para la definición de cada escenario se considera: • Descripción del Escenario Base • Geometría del Escenario (Nodos, Nro. De carriles, forma del escenario) • Señales de Control • Composición y Características del Tráfico (Velocidad Media, # de Buses, etc.) • Consideraciones adicionales

  43. Escenario Básico Geometría del Escenario • La forma del escenario y los 8 nodos numerados.

  44. Escenario Básico

  45. Escenario Básico • Señales de Control: • S2.3 (El semáforo en la intersección 3 que controla el flujo originado en 2) • S4.3/S3.1/S8.1 • Composición y Características del Tráfico • Solo se considera el flujo de vehículos y no el peatonal. • La proporción de carros pesados es de 10% del total. • La velocidad de los vehículos es de 50km/hr.

  46. Escenario 2 • Esta basado en el cruce de las avenidas 28 de Julio, Petit Thouars, Arequipa y Wilson.

  47. Escenario 2

  48. Resultados – Escenario Basico

  49. Resultado – Escenario 28 de Julio

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