Control dinámico de sistemas de tráfico en autovías: comparación de controladores.

Abstract

La congestión vehicular siempre ha sido un impedimento para el desarrollo diario de la economía y la sociedad. Este lastre para el desarrollo social se da a diario tanto en los centros de las grandes ciudades como en los trayectos entre núcleos urbanos. Son numerosos los efectos que provoca la congestión de vehículos, algunos de ellos muy preocupantes para la sociedad como lo son la contaminación y las pérdidas económicas debidas a elevados gastos de combustible. A lo largo de los años se han tomado diferentes medidas con el objetivo de crear redes de transporte más eficientes y seguras. En los últimos años, se han implementado con éxito técnicas provenientes del Control Automático, con el fin de tratar de generar un modelo fidedigno de la red vial y aplicar diferentes estrategias que regulen el flujo de vehículos. Modelos macroscópicos, como METANET, son muy útiles a la hora de describir las características y variables principales del sistema. Técnicas de control tales como el MPC o el control óptimo han mostrado muy buenos resultados. En este trabajo se utilizarán ecuaciones propias del modelo macroscópico METANET y, posteriormente, se estudiarán los resultados que se obtienen al aplicar controladores que actúan sobre las incorporaciones (control sobre rampas de acceso) y sobre la red principal (límites de velocidad variables, ‘VSL’). Concretamente, analizaremos los resultados obtenidos de aplicar a nuestro modelo los controladores ALINEA, MTFC y LBTFC. El objetivo final de este trabajo es promover la utilización del control dinámico del tráfico como herramienta para la reducción del tiempo de espera de los vehículos congestionados en un tramo de red. Los resultados obtenidos nos reflejan una clara mejoría en la situación de congestión del tráfico, por lo que se espera que sirva de motivación para aplicaciones futuras en situaciones reales.

Traffic congestion has always been an impediment to the daily development of the economy and society. This ballast for social development occurs daily both in the centers of large cities and on the routes between urban centers. There are numerous effects caused by vehicle congestion, some of them very worrying for society, such as pollution and economic losses due to high fuel costs. Over the years, different measures have been taken with the aim of creating more efficient and safer transport networks. In recent years, techniques from Automatic Control have been successfully implemented in order to try to generate a reliable model of the road network and apply different strategies to regulate the flow of vehicles. Macroscopic models, such as METANET, are very useful when describing the main characteristics and variables of the system. Control techniques such as MPC or optimal control have shown very good results. In this work, own equations of the METANET macroscopic model will be used and, subsequently, the results obtained by applying controllers that act on the incorporations (control on access ramps) and on the main network (variable speed limits, 'VSL '). Specifically, we will analyze the results obtained from applying the ALINEA, MTFC and LBTFC controllers to our model. The final objective of this work is to promote the use of dynamic traffic control as a tool to reduce the waiting time of congested vehicles in a section of the network. The results obtained reflect a clear improvement in the traffic congestion situation, so it is expected that it will serve as motivation for future applications in real situations.