Algoritmos para mejorar las condiciones del tráfico en autopistas concurridas
La mayoría de los sistemas de control dinámico del tráfico funcionan de acuerdo con algoritmos de control lineal, local o heurístico. Con todo, el uso de técnicas adecuadas no locales y multivariantes puede reducir considerablemente el tiempo total invertido (TTI) por los conductores y otros indicadores del rendimiento del tráfico. Los métodos basados en el uso de técnicas de control avanzadas, como el control predictivo basado en modelos (CPM) que minimiza una función de coste como el TTI del conductor, mejoran sustancialmente el rendimiento del sistema de tráfico controlado en varios estudios de simulación.
Control dinámico del tráfico para mejorar la eficacia de las autopistas
José Ramón Domínguez Frejo, el investigador principal del proyecto financiado con fondos europeos ETC-VSL, comenta: «El principal problema del CPM es que el tiempo de cálculo aumenta rápidamente con el tamaño de la red, lo que dificulta el uso de un CPM centralizado en grandes redes. El control completamente centralizado de grandes redes es considerado por la mayoría de los profesionales como poco práctico y poco realista». Esta investigación se llevó a cabo con el apoyo del programa Marie Skłodowska-Curie. El equipo del proyecto diseñó y evaluó un algoritmo de control para límites de velocidad variables (VSL, por sus siglas en inglés) que se aproxima al comportamiento de un controlador óptimo y que también puede emplearse en la práctica a grandes redes de tráfico. Los VSL son límites de velocidad que cambian en función de la carretera, el tráfico y las condiciones meteorológicas. El control dinámico del tráfico emplea mediciones de las condiciones del tráfico a lo largo del tiempo y computa señales de control dinámico. El objetivo de este proceso es influir en el comportamiento de los conductores y generar una respuesta que mejore el rendimiento de la red mediante la reducción de los retrasos, las emisiones y el consumo de combustible. Los VSL, los controles de acceso (RM, por sus siglas en inglés) y los carriles reversibles son algunos de los ejemplos más utilizados de medidas de control dinámico del tráfico en las autopistas. Estas medidas ya se han puesto en práctica en países como Alemania, España, Francia y los Países Bajos.
Controladores VSL para aumentar la inteligencia de las autopistas
El equipo del proyecto desarrolló dos controladores para los VSL. El primero es un algoritmo de control de límite de velocidad basado en la lógica para que los VSL reduzcan la congestión del tráfico durante los embotellamientos. El segundo es un algoritmo de control del flujo de tráfico basado en la lógica (LB-TFC, por sus siglas en inglés) que puede controlar los VSL, así como los RM, y puede abordar el comportamiento y el rendimiento de un controlador centralizado mientras su cálculo es casi instantáneo. Los socios del proyecto evaluaron el comportamiento de ambos controladores en una red sintética y en un tramo de la autopista SE-30 en Sevilla (España). Los resultados revelan que el rendimiento del controlador LB-TFC es bastante robusto, especialmente cuando se compara con el obtenido con el algoritmo TFC + PI-ALINEA, que es el controlador integrado más conocido para los VSL y RM. Asimismo, los miembros del equipo ETC-VSL desarrollaron dos controladores más. Uno controla adecuadamente los VSL en caso de congestión recurrente a través de una solución óptima computada fuera de línea, mientras que el otro mejora el rendimiento de un controlador previamente propuesto para RM si la congestión es creada por un embotellamiento lejano. Además, introdujeron un nuevo modelo macroscópico para los VSL capaz de modelizar diferentes capacidades, densidades críticas y niveles de cumplimiento para los segmentos afectados por los límites de velocidad. Domínguez Frejo concluye: «El ETC-VSL debería aumentar la capacidad de la infraestructura viaria existente mediante la mejora de la eficiencia operativa y la reducción de los casos de congestión. La futura puesta en práctica de los controladores en autopistas reales debería reducir sustancialmente la congestión del tráfico, un paso fundamental para hacer realidad la visión de Horizonte 2020 de un transporte inteligente, ecológico e integrado».
Palabras clave
ETC-VSL, tráfico, VSL, congestión, autopista, control dinámico del tráfico, RM, CPM