Control para redes de tráfico urbano considerando emisiones de fuentes móviles

Abstract

El incremento elevado del parque automotor en los últimos años ha afectado considerablemente la movilidad de áreas urbanas, en consecuencia este fenómeno también ha involucrado el incremento de gases tóxicos emitidos al ambiente, el cual incluye otros factores como el tipo de combustible de los vehículos y la tecnología con los cuales fueron fabricados. La gestión eficiente del flujo vehicular exige reducir la permanencia de los vehículos en la red, reduciendo simultáneamente la duración de los viajes y la contaminación por gases y ruido. Teniendo en cuenta la tendencia creciente de la demanda de movilidad y a su vez la restricción del espacio para ampliación de la infraestructura, una de las soluciones es hacer una gestión adecuada del flujo vehicular en la infraestructura existente. Por lo tanto, este trabajo propone una nueva estrategia de control llamada GreenMOSTRO, la cual se desarrolla como la versión ambiental del sistema de control MOSTRO (Multi Objective System for Traffic Optimization). GreenMOSTRO se formula como un problema de optimización resuelto mediante programación cuadrática; la cual permite minimizar los gases contaminantes emitidos por fuentes móviles, a través de las decisiones de gestión de tráfico. El procedimiento para implementar la estrategia de control se realizó usando el entorno del micro-simulador de tráfico SUMO. Para esto, se seleccionó un trayecto de la ciudad de Medellín como caso de estudio, la red fue editada a través de la herramienta de edición de escenarios NetEdit, los entornos numérico-computacionales seleccionados para la etapa de control fueron Matlab y Simulink; por último el canal de comunicación entre Matlab y SUMO se realizó a través de TraCI4Matlab. Los resultados obtenidos de la estrategia de control GreenMOSTRO son comparados con la estrategia MOSTRO con el fin de presentar las bondades y porcentajes de mejora de la estrategia de control ambiental propuesta GreenMOSTRO.

Abstract: The high increase in the number of vehicles in recent years has considerably affected the mobility in urban areas, consequently, this phenomenon has also involved the increase of toxic gases emitted to the environment, which includes other factors such as the type of fuel of vehicles and the technology with which they were manufactured. The efficient management of traffic flow requires reducing the permanence of vehicles in the network, simultaneously reducing the trips duration and pollution by gases and noise. Taking into account the growing trend of demand for mobility and the restriction of space for expanding the infrastructure, one of the solutions is to properly manage the traffic flow in the existing infrastructure. Therefore, this work proposes a new control strategy, namely GreenMOSTRO, which is developed as the environmental version of the MOSTRO (Multi Objective System for Traffic Optimization) control system. GreenMOSTRO is formulated as an optimization problem solved by means of quadratic programming; which allows to minimize the polluting gases emitted by mobile sources, through traffic management decisions. The procedure for implementing the control strategy was carried out using the SUMO traffic micro-simulator environment. To this end, a section from the city of Medellín was selected as a case study, the network was edited through the NetEdit scenario editing tool, the numerical-computational environments selected for the control stage were Matlab and Simulink; Finally, the communication between Matlab and SUMO was made through TraCI4Matlab. The results obtained from the GreenMOSTRO control strategy are compared with the MOSTRO strategy in order to highlight the benefits and improvement percentages of the proposed environmental control strategy GreenMOSTRO.