Ricardo Rafael Zarate Aima

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Pre-Tesis Mtodo para Obtener Planes de Tiempo Semafricas ptimos 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. - PowerPoint PPT Presentation

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Pre-TesisMtodo para Obtener Planes de Tiempo Semafricas ptimos En Intersecciones CongestionadasRicardo Rafael Zarate Aima1Pre-TesisEsta tesis se presenta para obtener el titulo de Grado en la UNI. El contexto de la tesis son los sistemas de transito vehicular.Se har uso de tcnicas de investigacin operativa, algoritmos genticos.

2EstructuraIntroduccinPlanteamiento del ProblemaRevisin de BibliografaModelo de SolucinMtodo PropuestoExperimentacinPlan de TrabajoGlosario

3IntroduccinLos sistemas de transito sufren de insuficiente capacidad vialLa congestinMs consumo de combustibleMs tiempo de viajeMs contaminacinEl modelo y mtodo propuesto4IntroduccinPropuestas actuales:Inversin en Infraestructura VialRestructuracin de VasSistemas InteligentesOptimizacin de Ciclos Semafricos. 5La situacin problemticaFactores ExternosAumento del numero de habitantesCrecimiento horizontal de las ciudadesMayor costo del combustibleMayor importancia de la Contaminacin AmbientalEl aumento del numero de vehculos por habitanteCambios en los patrones de uso de automviles6

7El ProblemaComo desarrollar un mtodo que implementado sobre un subconjunto congestionado del sistema de transito de una ciudad sirva para aumentar el flujo vehicular y disminuir la desviacin estndar de tiempos de espera por vehculos8ObjetivosAumentar la oferta de transito vehicularDesarrollar el mtodo y modelo a aplicar.Desarrollar un software que automatice los pasos requeridos por el mtodo.Revisar los mtodos existentes en la actualidad.Simular escenarios y comparar los resultados de los mtodos actuales vs. El mtodo propuesto.Aplicar el mtodo en un escenario real

9JustificacinEl sistema de transito tiene una gran importancia econmica y social.Ejemplo:Una persona pierde entre 3 y 4 horas al da viajando en Transporte Pblico (por los altos niveles de congestin), lo que representa 44 das al ao que en otras palabras implica que un Ciudadano de Lima pierde 7 aos de su vida en Transporte Pblico 10Alcances, LimitacionesEn la primera fase solo se probara el mtodo en un ambiente simulado.El sistema de transito opera bajo parmetros y condiciones usuales.El sistema analizado presenta efectos de la congestin.

11Marco Terico ConceptualLa base terica conceptual de esta tesis incluye los siguientes temas:Teora del TraficoSistemas de Control de SemforosTecnologas Actuales aplicadas al Trafico

12Teora del TrficoVariablesDensidadFlujoVelocidadOcupancia

13Teora del Trfico

14Teora del TrficoDiagrama Fundamental del Flujo:A mayor densidad vehicular se tiene menor velocidad media.Para prevenir la congestin el nmero de vehculos que ingresa a la va debe ser igual al nmero de vehculos que sale de esta. A cierta densidad critica y cierta velocidad critica el flujo pasa de estable a inestable.Si un vehculo frena abruptamente en un flujo inestable se pasara a la congestin.15Teora del TrficoEstados de un FlujoFlujo LibreFlujo InestableCongestin

16Sistemas de Control de SemforosObjetivosMaximizar el flujo vehicular totalDisminuir la probabilidad de accidentesSer equitativo en los tiempos de espera de los carros y peatones (No esperas excesivas)Considerar ambulancias y otros vehculos prioritarios17Sistemas de Control de SemforosControles de Tiempo FijoControles DinmicosControles CoordinadosControles ActuadosControles Inteligentes18Controles de Tiempo FijoUsan tiempos fijos en los semforos para sealizar el tiempo y el sentido.CaractersticasSimplesProbadosFlexibles

19Controles DinmicosEs una mejora del control de tiempo fijo.Usan sensores para no dar luz verde a carriles vacos.Tipos de Sensores:ElectromagnticosInduccin MagnticaVideoAcusticos

20Controles CoordinadosSe coordinan un grupo de semforos mediante cierto esquema y algoritmo de control.Mas conocido: OLA VERDECaractersticas:Altas velocidadesProbado con alto xitoNo sirve en congestin

21Ola VerdeEfecto producido en una avenida donde los semforos estn en un sincronismo tal que los vehculos que circulan por ella siempre encuentran luz verde.Reduce Tiempos de CirculacinOptimiza Uso de Avenidas22Esquemas de CoordinacinEsquema Maestro - Control LocalEsquema En CadenaEsquema Central de Trfico, Controles Maestros y localesEsquema Central de Trafico y controles encadenados23Esquemas de Coordinacin

24Controles ActuadosAquellos en los que los peatones deben de presionar un botn para obtener una luz de pase.Son simples pero ya obsoletos

25Controles InteligentesEstos controles utilizan tcnicas de inteligencia artificial para controlar el flujo en una o varias intersecciones.Entre otras cosas usan:HeursticasOptimizacinAgentes26Simulacin de Sistemas de TransitoTiposMicroscpicoMesoscpicoMacroscpico

27Simulacin de Sistemas de TransitoCuando se debe usar:No se puede analizar matemticamente.Modelo matemtico poco realista.Situaciones de congestin prolongadas.Para entender grficamente28Marco Terico InstrumentalEsquemas de Control ActualesControl de Interseccin AisladoCoordinacin en Base al TiempoControl InterconectadoControl de Trafico AjustadoControl de Trafico ReactivoControl de Trafico Adaptativo

29AntecedentesIntelligent Traffic ControlCaso: Las RamblasSelf-Organizing Traffic LightsSCOOTSCATS30Modelo de SolucinRevisin de AntecedentesDiseo de PrototipoExperimentacinAnlisis de ResultadosTcnicasResultados ExperimentalesPrototipoVariables DependientesH31Mtodo PropuestoEs un sistema de control coordinadoSe aplica sobre una zona cuyos flujos son predecibles.Para situaciones de congestin e intersecciones semaforizadas.32El Sistema

33Mtodo PropuestoPasosSeleccionar una zonaDefinir nodos origen, destino y semforos.Definir los flujos del sistemaDeterminar las fasesDeterminar la secuencia de fasesDeterminar los planes de tiempo especficos 34La HerramientaEs un software que sirve para poner en prctica el mtodo propuesto.Desarrollado en JavaSe hace uso de algoritmos genticos para la optimizacin y grafos para hallar el plan de tiempo.Procesa archivos en formato texto.35La HerramientaFuncionalidades:Registro de Flujos, Nodos, Semforos, Fases, Secuencias, Relaciones.Optimizacin de Planes de TiempoGeneracin de Fases Posibles en base a relaciones existentes.

36Diagrama de Clases

37Diagrama de Clases

38El SynchroEs un software de micro simulacin de sistemas de transito vehicular. Posee una implementacin de los mtodos para determinar planes de tiempo segn la HCM y el mtodo Synchro6.

39Diseo de ExperimentoObjeto de Investigacin:El sistema de control de transito, el cual es un subsistema del sistema de transito.PoblacinLa poblacin esta formada un grupo de 24 sistemas de control de transito producto de aplicar 2 mtodos distintos a 12 escenarios distintos.40HiptesisEn una simulacin se comparar el mtodo propuesto (M0) versus el Synchro-6 (M1) .H0: Fsalida(M0) > Fsalida (M1)H1: Delay(M0) < Delay (M1)41VariablesDependientes:Flujo de SalidaDelay TotalIndependientesEscenarioMtodo de Control

42EscenariosSe tomaran en cuenta 3 escenarios base. Para la definicin de cada escenario se considera:Descripcin del Escenario BaseGeometra del Escenario (Nodos, Nro. De carriles, forma del escenario)Seales de ControlComposicin y Caractersticas del Trfico (Velocidad Media, # de Buses, etc.)Consideraciones adicionales43Escenario BsicoGeometra del EscenarioLa forma del escenario y los 8 nodos numerados.

44Escenario Bsico

45Escenario BsicoSeales de Control:S2.3 (El semforo en la interseccin 3 que controla el flujo originado en 2)S4.3/S3.1/S8.1Composicin y Caractersticas del TrficoSolo se considera el flujo de vehculos y no el peatonal. La proporcin de carros pesados es de 10% del total. La velocidad de los vehculos es de 50km/hr.

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

47Escenario 2

48Resultados Escenario Basico

49Resultado Escenario 28 de Julio

50ConclusionesEl mtodo de optimizacin del plan de tiempo Synchro6 obtuvo un mayor flujo promedio en el primer escenario que el mtodo propuesto y menores delay. La diferencia en las 3 primeras ejecuciones fue minima, pero en la cuarta fue considerable.En el segundo caso, sin embargo, el mtodo propuesto obtuvo un flujo 40% mayor que el Synchro6. Se observo que esta diferencia se deba a que el mtodo propuesto dio mucha ms importancia a los flujos proveniente de la Av. Petit Thouars y 28 de Julio en desmedro del flujo que venia de la Av. Arequipa.Se observa dependencia entre el delay y el flujo en los casos ejecutados. A mayor flujo corresponde un menor delay.En el 83% de ejecuciones realizadas se observo que el mtodo propuesto tenia menor varianza en el flujo entre las ejecuciones.En el segundo caso considerado se observo un mucho mayor delay, esto debido a la situacin de alta congestin que se propuso.En promedio el mtodo Synchro6 permiti un flujo 6% mayor que el mtodo propuesto en el primer escenario.

51Grfico3690677669618638656637594658668443440408411419417434428417411580532568522545509570517586530528433504443483414510447493426

Synchro6 - FlujoPropuesto - FlujoFlujo en Escenario Basico

Hoja1Prueba 1Mtodo/Ejecucin01234TotalPromedioDESVESTSynchro6 - Flujo6906696386376583292658.422.2777916322156Propuesto - Flujo6776186565946683213642.635.26754882322018.6Synchro6 Delay12.616.610.612.78.661.112.222.97018517941.0680669771Propuesto - Delay12.915.49.714.78.961.612.322.9175332046Prueba 2Mtodo/Ejecucin01234TotalPromedioSynchro6 - Flujo4434084194344172121424.214.0605832027Propuesto - Flujo4404114174284112107421.412.50199984Synchro6 Delay2.42.32.32.52.411.92.380.0836660027Propuesto - Delay32.72.42.72.813.62.720.2167948339Prueba 3Mtodo/Ejecucin01234TotalPromedioSynchro6 - Flujo5805685455705862849569.815.6907616131Propuesto - Flujo53252250951753026105229.4604439642Synchro6 Delay7.26.75.66.77.633.86.760.7503332593Propuesto - Delay11.511.310.612.913.259.511.91.1067971811Prueba 4Mtodo/Ejecucin01234TotalPromedioSynchro6 - Flujo5285044835104932518503.617.1260036202Propuesto - Flujo4334434144474262163432.613.2778010228Synchro6 Delay4.53.33.33.53.518.13.620.5019960159Propuesto - Delay1411.212.314.311.863.612.721.3663820842Prueba 28 Julio 1Mtodo/Ejecucin01234TotalPromedioSynchro6 - Flujo697734678684672346569324.7184141886Propuesto - Flujo987940955991952482596522.6605383872Synchro6 Delay105.993.4102100.8100502.1100.424.5312249999Propuesto - Delay75.568.466.669.363.5343.368.664.4196153679Prueba 28 Julio 1Mtodo/Ejecucin01234TotalPromedioSynchro6 - Flujo4374414514384242191438.29.6798760323Propuesto - Flujo6416436156086173124624.816.06860292621.425832953Synchro6 Delay39.738.334.63837.5188.137.621.8753666308Propuesto - Delay17.215.114.918.315.380.816.161.5093044756

Hoja2Mtodo/EjecucinSynchro6 - FlujoPropuesto - FlujoSynchro6 DelayPropuesto - Delay069067712.612.9166961816.615.4263865610.69.7363759412.714.746586688.68.954434402.4364084112.32.774194172.32.484344282.52.794174112.42.8105805327.211.5115685226.711.3125455095.610.6135705176.712.9145865307.613.2155284334.514165044433.311.2174834143.312.3185104473.514.3194934263.511.8Desviacion89.892.94.24.6Promedio539.0504.76.29.9Mtodo/EjecucinSynchro6 - FlujoPropuesto - FlujoSynchro6 DelayPropuesto - Delay0697987105.975.5173494093.468.4267895510266.63684991100.869.3467295210063.5543764139.717.2644164338.315.1745161534.614.984386083818.3942461737.515.3Desviacion135.5180.333.327.8Promedio565.6794.969.0242.41

Hoja2

Synchro6 - FlujoPropuesto - FlujoFlujo en Escenario Basico

Hoja3

Synchro6 DelayPropuesto - DelayDelay en Escenario Base

Synchro6 - FlujoPropuesto - FlujoFlujo en Escenario 28 de Julio

Synchro6 DelayPropuesto - DelayDelay en Escenario 28 de Julio

Grfico412.612.916.615.410.69.712.714.78.68.92.432.32.72.32.42.52.72.42.87.211.56.711.35.610.66.712.97.613.24.5143.311.23.312.33.514.33.511.8

Synchro6 DelayPropuesto - DelayDelay en Escenario Base

Hoja1Prueba 1Mtodo/Ejecucin01234TotalPromedioDESVESTSynchro6 - Flujo6906696386376583292658.422.2777916322156Propuesto - Flujo6776186565946683213642.635.26754882322018.6Synchro6 Delay12.616.610.612.78.661.112.222.97018517941.0680669771Propuesto - Delay12.915.49.714.78.961.612.322.9175332046Prueba 2Mtodo/Ejecucin01234TotalPromedioSynchro6 - Flujo4434084194344172121424.214.0605832027Propuesto - Flujo4404114174284112107421.412.50199984Synchro6 Delay2.42.32.32.52.411.92.380.0836660027Propuesto - Delay32.72.42.72.813.62.720.2167948339Prueba 3Mtodo/Ejecucin01234TotalPromedioSynchro6 - Flujo5805685455705862849569.815.6907616131Propuesto - Flujo53252250951753026105229.4604439642Synchro6 Delay7.26.75.66.77.633.86.760.7503332593Propuesto - Delay11.511.310.612.913.259.511.91.1067971811Prueba 4Mtodo/Ejecucin01234TotalPromedioSynchro6 - Flujo5285044835104932518503.617.1260036202Propuesto - Flujo4334434144474262163432.613.2778010228Synchro6 Delay4.53.33.33.53.518.13.620.5019960159Propuesto - Delay1411.212.314.311.863.612.721.3663820842Prueba 28 Julio 1Mtodo/Ejecucin01234TotalPromedioSynchro6 - Flujo697734678684672346569324.7184141886Propuesto - Flujo987940955991952482596522.6605383872Synchro6 Delay105.993.4102100.8100502.1100.424.5312249999Propuesto - Delay75.568.466.669.363.5343.368.664.4196153679Prueba 28 Julio 1Mtodo/Ejecucin01234TotalPromedioSynchro6 - Flujo4374414514384242191438.29.6798760323Propuesto - Flujo6416436156086173124624.816.06860292621.425832953Synchro6 Delay39.738.334.63837.5188.137.621.8753666308Propuesto - Delay17.215.114.918.315.380.816.161.5093044756

Hoja2Mtodo/EjecucinSynchro6 - FlujoPropuesto - FlujoSynchro6 DelayPropuesto - Delay069067712.612.9166961816.615.4263865610.69.7363759412.714.746586688.68.954434402.4364084112.32.774194172.32.484344282.52.794174112.42.8105805327.211.5115685226.711.3125455095.610.6135705176.712.9145865307.613.2155284334.514165044433.311.2174834143.312.3185104473.514.3194934263.511.8Desviacion89.892.94.24.6Promedio539.0504.76.29.9Mtodo/EjecucinSynchro6 - FlujoPropuesto - FlujoSynchro6 DelayPropuesto - Delay0697987105.975.5173494093.468.4267895510266.63684991100.869.3467295210063.5543764139.717.2644164338.315.1745161534.614.984386083818.3942461737.515.3Desviacion135.5180.333.327.8Promedio565.6794.969.0242.41

Hoja2

Synchro6 - FlujoPropuesto - FlujoFlujo en Escenario Basico

Hoja3

Synchro6 DelayPropuesto - DelayDelay en Escenario Base

Synchro6 - FlujoPropuesto - FlujoFlujo en Escenario 28 de Julio

Synchro6 DelayPropuesto - DelayDelay en Escenario 28 de Julio

Grfico5697987734940678955684991672952437641441643451615438608424617

Synchro6 - FlujoPropuesto - FlujoFlujo en Escenario 28 de Julio

Hoja1Prueba 1Mtodo/Ejecucin01234TotalPromedioDESVESTSynchro6 - Flujo6906696386376583292658.422.2777916322156Propuesto - Flujo6776186565946683213642.635.26754882322018.6Synchro6 Delay12.616.610.612.78.661.112.222.97018517941.0680669771Propuesto - Delay12.915.49.714.78.961.612.322.9175332046Prueba 2Mtodo/Ejecucin01234TotalPromedioSynchro6 - Flujo4434084194344172121424.214.0605832027Propuesto - Flujo4404114174284112107421.412.50199984Synchro6...