Opinión


Un modelo para optimizar el tráfico vehicular

Un modelo para optimizar el tráfico vehicular | La Crónica de Hoy

Existe un gran problema de congestionamiento en el sistema del transporte vial de las ciudades de nuestro país, sin importar si son grandes, medianas o pequeñas. Cada vez es mayor el número de horas-hombre que se consumen en el traslado vehicular de las personas, y esto, además de los conflictos de tránsito, contribuye a incrementar algunos problemas de salud, como el estrés. También es importante destacar que problemas generados por la contaminación se aumentan cuando los automóviles están detenidos o circulan a muy baja velocidad.

En la actualidad, gracias a los avances del cómputo paralelo y a equipos de alta capacidad denominados supercomputadoras, es posible modelar el tráfico de las grandes ciudades. Se utilizan modelos microscópicos, llamados así porque cada individuo es modelado de forma independiente de su entorno.

En el año 2016, Iván Munguía Torres, estudiante de la maestría en Ciencias de la Computación del Centro de Investigación en Matemáticas (Cimat), desarrolló un modelo para optimizar la circulación vehicular. Munguía presentó este trabajo como su tesis de grado y contó con la asesoría de los investigadores Ignacio Barradas y Salvador Botello, investigadores del ­Cimat, junto con Maximino Tapia, integrante del área tecnológica del Centro.

En el sistema elaborado por Munguía el movimiento de cada auto (individuo) se puede modelar de forma autónoma tomando en cuenta las diferentes características del vehículo, como sus dimensiones, así como las cualidades de manejo de cada conductor, clasificando a cada uno en pasivo, moderado o agresivo. Como parte del proyecto, y con el apoyo de fotografías aéreas y sistemas de información geográfica, se desarrolló un software que reproduce los carriles de circulación por los que se mueven los automóviles, además de la actividad de semáforos y la presencia de reductores de velocidad o topes. En resumen, con esta herramienta se puede modelar el comportamiento de los automóviles, visualizar los problemas de congestionamiento y, lo que es más importante, se pueden modelar las posibles soluciones para tener un tráfico más fluido en nuestras ciudades.

APLICACIÓN EN LA CIUDAD DE GUANAJUATO. Con el fin de mostrar las capacidades de este sistema desarrollado en el CIMAT, en una primera etapa se modeló el tráfico vehicular de un punto conflictivo de la ciudad de Guanajuato: la Glorieta Santa Fe. Esta glorieta tiene varios accesos, carriles de circulación continua, vueltas en “U” y semáforos. Se modeló el tráfico vehicular en las horas pico, según los aforos que se realizaron, y se midieron los tiempos de operación de los semáforos.

Para calibrar el sistema a este caso particular, se movieron ciertos parámetros del modelo de simulación, como la aceleración de los vehículos, el tiempo de frenado, etcétera, a fin de que correspondiera con la realidad lo más posible. De esta forma se cuenta un simulador que reproduce los efectos del tráfico de forma realista.

Una vez simulado el escenario, es posible volver a modificar algunos parámetros para optimizar su funcionamiento. En este caso, una de las variables modificables es el tiempo entre los cambios de luz de los semáforos, asumiendo que no se puede tener ningún control sobre los automóviles que circulan.

Los resultados de esta primera etapa de la simulación fueron muy precisos. Se consiguió un modelo numérico que puede interpretarse computacionalmente y reproducir el movimiento de los automóviles en el entorno de esta glorieta con una vialidad compleja.

OPTIMIZACIÓN EVOLUTIVA. En el Cimat se ha estado trabajando en problemas de optimización evolutiva, esto es, investigando cómo la optimización de ciertos sistemas específicos puede ofrecer mejores resultados, a medida que evolucionan los propios sistemas. En este contexto, los escenarios que presentan un mejor desempeño son seleccionados, pero se toma en cuenta la diversidad del conjunto que evoluciona para que no se detenga en mínimos locales, un fenómeno muy común en este tipo de problemas.

El Cimat tiene varios proyectos de investigación que abordan problemas de optimización con aplicaciones de muy diversa índole, como optimización de: estructuras, circuitos eléctricos, el posicionamiento de aerogeneradores, logística de transporte de mercancías y redes de distribución de señales wifi, por mencionar algunos.

Con respecto al modelo de optimización del tráfico, las técnicas mencionadas han sido útiles, por ejemplo, para optimizar los periodos temporales de cada semáforo, midiendo el desempeño de los automóviles y, de esta forma, conseguir cruces de puntos de tránsito conflictivos en el menor tiempo posible.

Utilizando tanto las técnicas computacionales desarrolladas en el Cimat, como el clúster de supercómputo El Insurgente, Iván Munguía y sus asesores lograron reducir el tiempo en el que un automóvil atraviesa la Glorieta Santa Fe por cualquiera de sus vías, con ahorros superiores al 30% del tiempo que se utilizaba con la programación inicial de los semáforos. El modelo propuesto reacciona a la afluencia de vehículos de forma inmediata y puede configurarse de acuerdo con los diferentes aforos de tráfico, los cuales pueden variar en un día.

Otro problema típico de las ciudades es el cierre de vialidades debido a reparaciones, manifestaciones, etcétera. El sistema propuesto puede alimentarse con esta información y configurarse para evitar largos tiempos de espera en eventualidades como éstas. Si además se combina con un sistema efectivo de señalamientos informativos, esos lapsos de espera se reducirían mucho más.

El sistema de optimización de circulación vehicular también puede utilizarse para modelar nuevas vialidades y medir su impacto en el comportamiento del tráfico, de forma local o global, en un sistema complejo. Este simulador puede utilizarse, por ejemplo, para saber si los pasos a desnivel, las avenidas nuevas o los sistemas inteligentes de manipulación de los semáforos son la opción más óptima para la configuración particular de ciertas vialidades. Paulatinamente, herramientas como ésta serán recursos esenciales para tomar decisiones relacionadas con el diseño de sistemas viales en ciudades de pequeño, mediano y gran tamaño.

 

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Salvador Botello Rionda es Investigador Titular “C” en el área de Ciencias de la Computación, adscrito al Centro de Investigación en Matemáticas, A.C. (Cimat).

 

 

 

 

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