Software para transporte

MAESTRÍA EN INGENIERÍA DE TRANSPORTES
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TRABAJO FINAL
SOFTWARE PARA TRANSPORTE
INTEGRANTES:
GABRIEL BELTRAN CAMINO
FLOR SALAZAR VALENZUELA
SALVADOR PALOMINO ALTEZ
MANUEL HIJAR PERICHE

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UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO
VILLARREAL
ESCUELA UNIVERSITARIA
DE POSTGRADO
MAESTRÍA EN INGENIERÍA
DE TRANSPORTES
CURSO
TECNOLOGÍA EN TRANSPORTE
DR. ING. LEÓNIDAS ZÚÑIGA POLO

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CONTENIDO

SOFTWARE PARA TRANSPORTE .............................................................................................. 5
1. INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................... 6
2. DESARROLLO DEL TEMA ...................................................................................................... 7
2.1 SOFTWARE .......................................................................................................................... 7
2.1.1 CONCEPTO ....................................................................................................................... 7
2.1.2 FUNCIONES ..................................................................................................................... 7
2.2 TIPOS DE SOFTWARE ..................................................................................................... 8
2.2.1 SOFTWARE DE SISTEMAS O SISTEMAS OPERATIVOS .................................. 8
2.2.1.1 SISTEMA OPERATIVO .......................................................................................... 9
2.2.1.2 CONTROLADORES DE DISPOSITIVOS ........................................................ 10
2.2.1.3 PROGRAMAS UTILITARIOS ............................................................................. 10
2.2.2 SOFTWARE DE PROGRAMACIÓN .......................................................................... 11
2.2.3 SOFTWARE DE APLICACIÓN ................................................................................... 11
2.2.3.1 PROGRAMAS BÁSICOS (O UTILITARIOS) ................................................. 12
2.2.3.2 PROGRAMAS DE PRODUCTIVIDAD .............................................................. 13
2.3 SOFTWARE PARA EL ÁREA DE TRANSPORTES .................................................... 14
2.3.1 TIPOS Y USOS .............................................................................................................. 15
2.3.1.1 PROGRAMAS BÁSICOS (O UTILITARIOS) ................................................. 15
2.3.1.2 PROGRAMAS DE PRODUCTIVIDAD .............................................................. 17
2.3.2 EJEMPLO ......................................................................................................................... 25

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SISTEMA DE CONTROL DE TRAFICO MEDIANTE SIMULACIÓN (SIMULADOR
AIMSUN)................................................................................................................................. 25
4. CONCLUSIONES ..................................................................................................................... 88
6. RECOMENDACIONES ............................................................................................................ 89
7. ANEXOS .................................................................................................................................... 90
8. BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................................ 91

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SOFTWARE PARA TRANSPORTE

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1. INTRODUCCIÓN
El desarrollo de este trabajo tiene como objetivo principal el dar a
conocer las diferentes aplicaciones que se le puede dar a un software en
el sistema de transporte de un país.
Este tipo de herramientas acorde con la últimas tecnologías, son
instrumentos que pueden ayudar a resolver problemas en el transporte
de pasajeros, mercancías y también en el desarrollo de sistemas
adecuados de trafico dentro y fuera de una ciudad.
Mediante la presente se trata de dar a conocer desde que es un
software en general, sus aplicaciones en el universo tecnológico y fuera
de este, en especial en esta investigación se ha tratado de dar a conocer
algunos de ellos aplicados a la ingeniera de transportes.
En el presente trabajo se ha considerado un ejemplo de software,
que nos ayuda a controlar el tráfico mediante simulaciones, esperando
que este ejemplo ayude a que los especialistas en el tema, se aventuren
a trabajar con estas herramientas, que son el futuro del transporte.

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2. DESARROLLO DEL TEMA
2.1 SOFTWARE
2.1.1 CONCEPTO

La palabra proveniente del inglés (literalmente: partes blandas o
suaves), que en nuestro idioma no posee una traducción adecuada al
contexto, por lo cual se utiliza asiduamente sin traducir y fue admitida
por la Real Academia Española (RAE).La palabra «software»
Se refiere al Equipamiento lógico o soporte lógico de un computador
digital, comprende el conjunto de los componentes lógicos necesarios
para hacer posible la realización de una tarea específica, en
contraposición a los componentes físicos del sistema (hardware).
2.1.2 FUNCIONES

El software es un elemento totalmente intangible, está constituido por
todos los programas, lenguajes y sistemas que se cargan en la CPU para
que ésta funcione, sin ellos la computadora, móviles, tables y demás
equipos informáticos no funcionan.

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2.2 TIPOS DE SOFTWARE

Los tipos de software han adquirido paulatinamente mayor importancia
que el hardware. En un principio, la proporción favorecía al equipo físico.
Pero progresivamente, el componente inmaterial adquirió una mayor
relevancia hasta hacerse el más importante.
Para facilitar su análisis, los tipos de software se clasifican en tres
rubros:
o Sistemas operativos.
o Lenguajes de programación.
o Programas de aplicación.
2.2.1 SOFTWARE DE SISTEMAS O
SISTEMAS OPERATIVOS

Se llama Software de Sistema o Software de Base al conjunto de
programas que sirven para interactuar con el sistema, confiriendo
control sobre el hardware, además de dar soporte a otros programas.

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El Software de Sistema se divide en:
o Sistema Operativo.
o Controladores de Dispositivos.
o Programas Utilitarios.
2.2.1.1 SISTEMA OPERATIVO
El Sistema Operativo es un conjunto de programas que administran los
recursos de la computadora y controlan su funcionamiento.
Un Sistema Operativo realiza cinco funciones básicas: Suministro
de Interfaz al Usuario, Administración de Recursos, Administración de
Archivos, Administración de Tareas y Servicio de Soporte.
Suministro de interfaz al usuario: Permite al usuario comunicarse
con la computadora por medio de interfaces que se basan en comandos,
interfaces que utilizan menús, e interfaces gráficas de usuario.
Administración de recursos: Administran los recursos del hardware
como la CPU, memoria, dispositivos de almacenamiento secundario y
periféricos de entrada y de salida.
Administración de archivos: Controla la creación, borrado, copiado y
acceso de archivos de datos y de programas.

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Administración de tareas: Administra la información sobre los
programas y procesos que se están ejecutando en la computadora.
Puede cambiar la prioridad entre procesos, concluirlos y comprobar el
uso de estos en la CPU, así como terminar programas.
Servicio de soporte: Los Servicios de Soporte de cada sistema
operativo dependen de las implementaciones añadidas a este, y pueden
consistir en inclusión de utilidades nuevas, actualización de versiones,
mejoras de seguridad, controladores de nuevos periféricos, o corrección
de errores de software.
2.2.1.2 CONTROLADORES DE
DISPOSITIVOS
Los Controladores de Dispositivos son programas que permiten a otros
programas de mayor nivel como un sistema operativo interactuar con un
dispositivo de hardware.
2.2.1.3 PROGRAMAS UTILITARIOS
Los Programas Utilitarios realizan diversas funciones para resolver
problemas específicos, además de realizar tareas en general y de
mantenimiento. Algunos se incluyen en el sistema operativo

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2.2.2 SOFTWARE DE PROGRAMACIÓN

Es el conjunto de herramientas que permiten al programador escribir
programas informáticos, usando diferentes alternativas y lenguajes de
programación, de una manera práctica.
Un lenguaje de programación es un idioma artificial diseñado para
expresar computaciones que pueden ser llevadas a cabo por máquinas
como las computadoras. Pueden usarse para crear programas que
controlen el comportamiento físico y lógico de una máquina, para
expresar solución a problemas con pasos lógicos y con precisión, o como
modo de comunicación humana. Está formado por un conjunto de
símbolos y reglas que definen su estructura y el significado de sus
elementos y expresiones.
2.2.3 SOFTWARE DE APLICACIÓN

El Software de Aplicación son los programas diseñados para o por los
usuarios para facilitar la realización de tareas específicas en la
computadora, como pueden ser las aplicaciones ofimáticas (procesador
de texto, hoja de cálculo, programa de presentación, sistema de gestión
de base de datos...), u otros tipos de software especializados como
software médico, software educativo, editores de música, programas de
contabilidad, etc.
Las funciones de una aplicación dependen de su propósito, según el cual
pueden clasificarse en dos categorías:

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2.2.3.1 PROGRAMAS BÁSICOS (O
UTILITARIOS)
Son aplicaciones cuyo propósito es mejorar, en alguna forma, el
desempeño del ordenador.
Significa que son programas que realizan actividades específicas para
las que son diseñados, no pueden o no hacen labores complejas como
las suites o la paquetería. Ejemplo de esto es el Winrar, cuya única
función es tratar los compresos, especialmente rar. Calculadoras, cuya
única función es el álgebra y calculo numérico. Acrobat reader, cuya
única función es abrir y trabajar archivos PDF, etc.
Algunos programas básicos o utilitarios:
Antivirus: Prevención, detección y corrección de virus para
ordenadores.
Compresor de archivos: Mejor aprovechamiento del espacio de
almacenamiento disponible, reduciendo el que ocupa cada archivo.
Desfragmentado: Mayor eficiencia en el uso del espacio de
almacenamiento disponible y en el proceso de búsqueda, guardando la
totalidad de cada archivo en ocupaciones contiguas.
Software para respaldo: Garantía de la disponibilidad de los datos,
haciendo copias de ellos.

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Software de recuperación: Restablecer archivos borrados por error.
2.2.3.2 PROGRAMAS DE PRODUCTIVIDAD
Son aplicaciones cuyo propósito es facilitar, agilizar y mejorar para el
usuario, la ejecución de ciertas tareas.
Algunos programas de productividad:
Procesadores de texto: Aplicaciones diseñadas para editar y/o
procesar de texto, logrando documentos de alta calidad.
Hojas de cálculo: Aplicaciones especialmente diseñadas para
introducir, calcular, manipular y analizar conjuntos de números.
Presentaciones automatizadas: Aplicaciones que permiten al usuario
crear y editar presentaciones atractivas, incluyendo imágenes y sonidos.
Navegadores de Internet: Aplicaciones diseñadas para proveer
acceso a Internet, sus servicios y sus recursos.
Administradores de bases de datos: Aplicaciones diseñadas para
acceder, almacenar y procesar grandes colecciones de datos, en una
forma eficiente.

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Desarrolladores de sitios web: Aplicaciones que brindan al usuario
las herramientas necesarias para diseñar, crear, editar y publicar
páginas y sitios Web.

2.3 SOFTWARE PARA EL ÁREA DE
TRANSPORTES

Se denomina software para el área de transporte a todo aquel cuyo uso
o propósito es el de mejorar el funcionamiento del área de transporte,
ya sea en el área de transporte de mercancía, viajeros, turismo o
simplemente para el alivio del congestionamiento del tráfico de
carreteras, avenida, calles, etc.

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2.3.1 TIPOS Y USOS

2.3.1.1 PROGRAMAS BÁSICOS (O
UTILITARIOS)

o Conexión con POS
o Conectividad con GSM (GPRS)
o Medios de pago con tarjetas sin contacto
o Data warehous e integrado
o Módulo de integraciones
o Gestión de Talleres

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2.3.1.1.1 De seguimiento, localización y
seguimiento de activos
El software de transporte ofrece también amplias posibilidades
para seguimiento y localización y seguimiento de activos. El back office
puede seguir la posición GPS tanto de la flota como del equipo
(remolques, carros, contenedores o cajas móviles) a través del software
de transporte en tiempo real. Para las empresas que transportan cargas
valiosas es interesante, por ejemplo, que se envíe una alarma al back
office cuando un camión entre o salga de una zona determinada
(GeoFencing). El software de transporte permite a los transportistas
ahorrar así en costes mediante la adopción de medidas preventivas
contra negligencias, robos y otros desastres de sus propios conductores
y subcontratistas.

2.3.1.1.2 Gestión de flotas (FMS) frente a
gestión de transporte (TMS)

Con el software de transporte se piensa sobre todo en FMS y TMS. FMS
es un módulo ejecutivo que distribuye los datos a otras aplicaciones de
software, tales como TMS. Aparte del software de back office y base de
datos, el ordenador de a bordo es un elemento clave para cualquier
FMS. TMS ajusta a su vez la planificación basada en la información
actual de los camiones, lo que aumenta mucho la precisión y la
productividad dentro de la empresa.

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2.3.1.2 PROGRAMAS DE PRODUCTIVIDAD

Planificación del transporte
Sistema de control de tráfico
Simuladores

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2.3.1.2.1 Sistemas de control de tráfico

La naturaleza de este proyecto nos propone soluciones al primero
de los problemas comentados, la saturación de las infraestructuras
existentes debido al incremento paulatino del parque móvil. Existe una
solución poco implementada y no por ello menos buena, se trata de usar
las técnicas existentes y conocidas de control para poder convertir una
carretera en un sistema a controlar, usando como variables de entrada
la velocidad media de los vehículos, el flujo, etc. Y como elementos
actuadores en el control, rampas de control de acceso, límites de
velocidad variables en función del tráfico y demás elementos.
Para tener una idea de cuando empezó esta idea uno ha de irse a
1958, Webster fue el primero en utilizar simulaciones del tráfico
mediante computadoras para analizar los patrones del tráfico y controlar
un grupo de semáforos estableciendo el ciclo óptimo y las duraciones de
cada estado. Su solución no reaccionaba en tiempo real a los cambios
del estado del tráfico y fue desarrollada de forma algorítmica por lo
que tampoco podía hacer uso de conocimiento externo o heurístico.
En 1964, Dunne y Potts ampliaron el trabajo de Webster notando
que cuando un semáforo cambia de estado no solo afecta al tráfico de la
intersección que él controla, sino también a las intersecciones vecinas
o relativamente cercanas. Por ello, pensaron en que al modificar el
estado de un semáforo era lógico modificar los semáforos vecinos.
Así, se veía el tráfico como una red compuesta de entidades locales
(semáforos), que influían en sus vecinas, y no como las entidades
aisladas del trabajo de Webster.

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Allsop y Charlesworth en 1977 trataron de ampliar los algoritmos
creados por Webster con la idea de mejorar sus resultados, sin embargo
el algoritmo resultante no era estable y no encontraba las soluciones
óptimas a los problemas planteados.
Ahondando más aún en estos algoritmos, Shefi y Powell en 1983
agregaron algunas heurísticas con el fin de acelerar los algoritmos y
aumentar las probabilidades de encontrar los valores óptimos, que se
les resistieron 6 años atrás a Allsop y Charlesworth.
En 1981 Haenel y Williams trataron de acercarse a los algoritmos
de control de tráfico en tiempo real con un sistema que se encargaba de
supervisar el tráfico que atravesaba una intersección y modificar los
parámetros del semáforo inmediatamente después de darse cuenta de
un cambio en el estado de la circulación.
El sistema SCOOT de 1981, tiene un comportamiento dinámico y
cuenta con una base de conocimiento que le permite hacer un análisis
local de una intersección junto con una visión más general al poder
evaluar un conjunto de intersecciones seguidas. Sin embargo, presenta
el problema de no permitir que se modifique la base de conocimiento, a
excepción de una pequeña cantidad de parámetros. Es necesario que el
conocimiento con el que cuenta el sistema pueda ser editado para que
el sistema se adapte a las situaciones nuevas que puedan suceder y
que no estuvieran contempladas en la base de conocimiento original.

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Los sistemas cerrados como SCOOT necesitan de un experto para
solventar estas situaciones o para cotejar la solución propuesta por el
sistema con la situación real del tráfico y evitar posibles soluciones no
correctas (debido, principalmente, a la falta de conocimiento del sistema
ante determinado problema de tráfico).
Zozaya-Gorostiza y Hendrickson en 1987 desarrollaron un sistema
experto que se encargó de supervisar el estado de un semáforo en un
único cruce en tiempo real.
Foraste y Scemama diseñan SAGE entre 1984 y 1990. SAGE es
un sistema experto basado en reglas para el control de la congestión del
tráfico. Ha sido puesto en funcionamiento en el mundo real en la ciudad
de París para el control de 190 semáforos con unas 5000 reglas. La
evolución de este sistema es el sistema CLAIRE, realizado por
Scemama en 1994.
Utilizando el paradigma de Agente se han desarrollado sistemas
expertos de control de tráfico. Entre ellos, sistemas españoles como son
TRYS, realizado por Hernández et al en 1996 y basado en agentes
locales controlados por un agente supervisor, y también TRYSA en 2002,
que evoluciona la idea de su predecesor TRYS dotándole de agentes
autónomos sin la presencia del agente supervisor.
A día de hoy, existe por ejemplo el Sistema MASTraCon
(MultiAgent System for TRAffic CONtrol), que tiene por objetivo el
control y gestión del tráfico rodado en áreas metropolitanas, con vistas
a acortar los largos tiempos empleados por los usuarios en los
desplazamientos, y aminorar la cantidad de combustible requerida. Está
siendo actualmente desarrollado en la Universidad Europea de Madrid.

21

Las nuevas tecnologías abren la puerta a múltiples posibilidades en el
control y gestión del tráfico.

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2.3.1.2.2 Simuladores de tráfico
Siguiendo en esta línea y debido al nivel de desarrollo alcanzado
hoy en día en materia de informática y potencia computacional, un
elemento primordial para este tipo de soluciones son los simuladores,
concretamente los que nos permiten simular una red real de tráfico y
probar en ella de manera muy intuitiva y cómoda diferentes políticas y
estrategias de control para después poder aplicar cómodamente en la
realidad con una cierta seguridad de que la solución será válida.
Los sistemas de simulación se utilizan principalmente para
reproducir situaciones o escenarios registrados y/o inventariados
parcialmente, completando una determinada información y para prever
la respuesta del sistema de transporte estudiado y evaluar la adecuación
de determinadas propuestas y actuaciones sobre éste, bajo hipótesis de
determinadas previsiones socioeconómicas y de evolución de las
infraestructuras de transporte. Esto último permite un tratamiento
comparativo de diferentes posibilidades futuras o escenarios y su
evaluación cuantitativa.

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Dado que los sistemas de transporte abarcan por lo general
territorios amplios y afectan a grandes cantidades de usuarios, las
simulaciones de dichos sistemas utilizan software basado en modelos
matemáticos provenientes de diversos terrenos: la investigación
operativa, la estadística y la ingeniería.
El procesado de grandes cantidades de datos, obtenidos
generalmente mediante encuestas, es posible mediante paquetes de
software especializados en tratamientos estadísticos (SPSS, MINITAB).

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A través de ellas se caracterizan los usos de los diferentes estratos
de la población en cuanto a sus necesidades de desplazamiento. De esta
manera se pueden establecer modelos que permitan prever una
respuesta de los usuarios frente a determinados cambios que
experimentarán las prestaciones del sistema de transporte.
Por otra parte, se pueden realizar aproximaciones al reparto
espacial de los diferentes flujos sobre las redes de transporte mediante
modelos de equilibrio. En un estudio de movilidad se podrá hacer uso de
los sistemas de modelización de la planificación de transporte TransCAD
(Caliper Corporation) y EMME/2 (INRO Consultants) para simulaciones
tipo macroscópico de los diferentes escenarios. Para aspectos puntuales
de dinámica y comportamiento vehicular se puede hacer uso del
simulador microscópico AIMSUN NG (Transport Simulation Systems
S.L.)

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2.3.2 EJEMPLO

SISTEMA DE CONTROL DE TRAFICO
MEDIANTE SIMULACIÓN (SIMULADOR
AIMSUN)

I.- Objetivos
II.- Introducción
A.- Los problemas de tráfico en la actualidad
B.- Contexto
C.- Estructura de la memoria
D.- Solución adoptada
III.- El simulador Aimsun
IV.- Modelo del sistema real
A.- Forma de la red
B.- Adquisición de los datos

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V.- Simulación
A.- Sistema sin controlar
B.- Políticas de control del sistema
C.- Resultados de la simulación controlada
D.- Caso extremo: accidente en hora punta
VI.- Conclusiones
VII.- Dificultades encontradas
Apéndice I: Guía rápida de Aimsun
Construcción de la red
Entrada de datos
Control de la red
Simulación y lectura de los datos
Apéndice II: Parámetros del modelo
Parámetros de la red
Parámetros de los vehículos
VIII.- Bibliografía

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I.- Objetivos
Con este ejemplo se pretende realizar un modelo de un sistema de
tráfico real y posteriormente controlarlo con diferentes políticas de
gestión con la ayuda del simulador Aimsun (TTS-Transport Simulation
Systems).
Veremos por tanto, como con una pequeña inversión y un sistema
de control adecuado se puede mejorar el flujo de vehículos en zonas
conflictivas de una gran urbe, como nudos de autopistas,
circunvalaciones en horas punta y demás puntos negros para el tráfico
rodado. Todo ello con la ventaja que aporta el no tener que realizar
engorrosas actuaciones en materia de ingeniería civil, debido al
desembolso necesario y tiempo de ejecución, que en muchos casos son
mayores de los deseados.

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II.- Introducción
A.- Los problemas de tráfico en la actualidad
En el contexto actual, el tráfico en las grandes
urbes se ha convertido, en ocasiones, en un problema
importante para el desarrollo de las mismas, siendo un
problema grave si nos centramos en las grandes urbes de
países emergentes, donde el desarrollo económico acelerado
no suele permitir un desarrollo ordenado de las
infraestructuras. En cualquier caso, la construcción de
nuevas infraestructuras o ampliación de las existentes no
siempre suele ser la mejor opción, debido a los altos costes
que estas operaciones siempre conllevan y a que se tratan
de soluciones a medio y largo plazo, además del
consecuente desembolso de mantenimiento a posteriori.
(Atasco en una gran urbe China)

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Además de este problema, el tráfico rodado nos trae muchos otros
como pueden ser la contaminación, tanto ambiental como acústica.
Por un lado, el termino contaminación acústica hace referencia al
ruido cuando éste se considera como un contaminante, es decir, un
sonido molesto que puede producir efectos fisiológicos y psicológicos
nocivos para una persona o grupos de personas. La causa principal de la
contaminación acústica es la actividad humana, es decir, el transporte,
la construcción de edificios o cualquier obra pública y la industria, entre
otras. Los efectos producidos por el ruido pueden ser fisiológicos, como
la pérdida de audición, y psicológicos, como la irritabilidad exagerada.
El ruido se mide en decibelios (dB) y los equipos de medida más
utilizados son los sonómetros. Un informe de la Organización Mundial de
la Salud (OMS), considera los 50 dB como el límite superior deseable.
Técnicamente, el ruido es un tipo de energía secundaria de los
procesos o actividades que se propaga en el ambiente en forma de
ondulatoria compleja desde el foco productor hasta el receptor a una
velocidad determinada y disminuyendo su intensidad con la distancia y
el entorno físico.
La contaminación acústica perturba las distintas actividades
comunitarias, interfiriendo la comunicación hablada, base esta de la
convivencia humana, perturbando el sueño, el descanso y la relajación,
impidiendo la concentración y el aprendizaje, y lo que es más grave,
creando estados de cansancio y tensión que pueden degenerar en
enfermedades de tipo nervioso y cardiovascular.

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Existe documentación sobre las molestias de los ruidos en las
ciudades desde la antigüedad, pero es a partir del siglo pasado, como
consecuencia de la Revolución Industrial, del desarrollo de nuevos
medios de transporte y del crecimiento de las ciudades cuando comienza
a aparecer realmente el problema de la contaminación acústica urbana.
Las causas fundamentales son, entre otras, el aumento espectacular del
parque automovilístico en los últimos años y el hecho particular de que
las ciudades no habían sido concebidas para soportar los medios de
transporte, con calles angostas y firmes poco adecuados.

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B.- Contexto
El escenario escogido ha sido el Puente del V Centenario, sito en la
ronda de circunvalación SE-30 de Sevilla. Esta infraestructura construida
con el motivo de la exposición universal del año 1.992 concentra
muchos problemas de congestión de tráfico debido entre otras cosas a la
reducción de 6 carriles (3 por cada sentido) a 5 carriles (2 por cada
sentido, siendo uno reversible). Dicho carril reversible solamente
supondría la parte central del puente y no su totalidad.
Actualmente, es sabido que la zona de dicho puente sufre de
grandes congestiones en las dos horas punta, por la mañana y al
mediodía. Por la mañana el sentido más castigado es el que se dirige
hacia Córdoba y al mediodía el que continúa hasta Huelva.
La velocidad máxima permitida en dicha circunvalación está fijada
a la genérica de 80 km/h excepto en el dicho puente en su totalidad,
que está reducida a 60 km/h. El carril reversible se acciona de manera
manual hacia un sentido u otro dependiendo del tráfico existente en
dicho momento y controlado por videocámaras, nosotros por comodidad
supondremos que el carril reversible es accionado hacia el sentido
Córdoba en la hora punta de por la mañana y hacia el sentido Huelva al
mediodía, estando el resto de horas desactivado. Para terminar,
comentar que no existe ningún otro tipo de control o elemento actuador
en el tráfico.

32

Modelo 3D del Puente
Como ya se ha comentado anteriormente, este sistema modelado
será objeto de diferentes políticas de control y se hará hincapié en un
parámetro conocido como Tiempo total de viaje, que no es más que la
suma del tiempo empleado por todos los vehículos de la red a lo largo
de la simulación, sin importar en qué punto empiecen o terminen su
viaje. El objetivo final será intentar reducir ese parámetro en al menos
un 10% respecto al sistema sin controlar.

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C.- Estructura de la memoria
En el siguiente capítulo se hará una breve explicación del
simulador escogido, Aimsun, comentando sus peculiaridades y modo de
funcionamiento en términos generales. Posteriormente pasaremos a
describir el modelo utilizado, el modo de realización del mismo, la forma
de adquisición de los datos, dificultades encontradas y cualquier otra
cuestión referente a dicho modelo. Tras esto describiremos las
diferentes políticas empleadas y las estrategias de control utilizadas
para atacar al sistema, observando los resultados obtenidos y
analizando su validez o no. A continuación finalizaremos con las
conclusiones obtenidas en el presente proyecto.
Por último se realizará un apéndice con una pequeña guía de uso
rápido de dicho simulador, destacando las funcionalidades más
importantes del mismo y que han sido utilizadas en las diferentes
simulaciones.

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D.- Solución adoptada
En el presente proyecto se considera la posibilidad de poder
utilizar tres actuadores diferentes que atacarán de una u otra manera a
la red, estos son unos paneles luminosos que indican la velocidad
máxima en cada momento, pues esta pasaría a ser variable, el propio
carril reversible existente, del cual modificaremos la gestión a la hora de
activarse hacia un sentido u otro y la implantación de unos controles de
acceso en las entradas cercanas al puente, conocidos como ramp-
meetering.
Por lo tanto lo que se hará es una simulación del sistema sin
controlar para la obtención de los resultados iniciales y acto seguido se
aplicarán diferentes políticas de control, gestión del carril reversible de
manera óptima, límite de velocidad variable y control de acceso o ramp-
meetering. Cada una de ellas será convenientemente explicada y se
terminará con una simulación final en la que se podrá apreciar el efecto
de las tres políticas comentadas.

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III.-El simulador Aimsun
En este proyecto se va a utilizar el Software de simulación
Aimsun, intentando con ello que de una forma sencilla podamos reducir
el tiempo de viaje total en una zona con severos problemas de
congestión de tráfico, especialmente en horas punta.
Aimsun 6, desarrollada por TSS, es la única herramienta del
mercado que integra en una única aplicación software tres tipos de
modelos de transporte: herramientas de asignación estática de tráfico,
un nuevo simulador mesoscópico y el mejor microsimulador del mundo.
Este software dispone de características de 2D y 3D.
Vista 2D del simulador Aimsun

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Vista 3D del simulador Aimsun
En las anteriores capturas se pueden ver en 2D y 3D diferentes
zonas del modelo de la red usado en el presente proyecto.
Los elementos principales que se utilizan para la construcción de
sistemas son secciones, cruces (con o sin semáforos), centroides,
vehículos, detectores, líneas y paradas de transporte público, controles
de acceso, paneles de señalización variable y pasos de peatones. Una
vez construida la infraestructura, insertamos los datos de tráfico,
mediante una Matriz O/D (entre los centroides del sistema) o una tabla
de Estado del Tráfico (con datos de flujo de entrada de vehículos al
sistema y porcentajes de giro en cada uno de los cruces).

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Una vez calibrada la Matriz O/D, podemos realizar muy diversas
pruebas, tales como cambios de tiempos o estructuras semafóricas,
reordenación del tráfico, controles de acceso, pruebas con paneles de
señalización variable, estrategias, condiciones del tráfico y problemas
que pudieran surgir tales como dobles filas, cierres de carril, etc.
Tras la construcción del sistema y ejecutar un grupo de
experimentos, conseguimos obtener gran cantidad de resultados en
formatos muy diversos. De esta forma, es posible comparar distintos
experimentos, políticas, simulaciones con distintas semillas aleatorias y
situaciones.
Por ejemplo, podemos generar resultados visuales, como la
grabación de videos de simulaciones, así como gráficos y tablas de datos
referentes a los más variados parámetros y variables, como pueden ser:
densidad, colas, nivel de servicio, tiempos de recorrido, velocidad,
número de paradas, contaminantes, ocupancia, consumo de
combustible, etc.
Tanto en la tabla como en la imagen anterior podemos ver y
representar el tiempo medio que los vehículos de la red necesitan para
recorrer un kilómetro, así como el número de vehículos que están
dentro de la red en ese momento.

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Gráfica con diferentes parámetros

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Tabla de resultados

IV.- Modelo del sistema real
A.- Forma de la red
Se ha construido la red correspondiente a dicho puente y varios
kilómetros más hacia ambos lados para poder englobar también
numerosas entradas y salidas que concentran un alto caudal del tráfico,
como la conexión con la variante A-4 que finalmente conecta con la
autopista AP-4, que enlaza la capital sevillana con la gaditana.
Vista de la red completa

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Red correspondiente a la parte este del puente, resaltada en azul
Red correspondiente al puente del V Centenario, resaltada en rojo
Red correspondiente a la parte oeste del puente, resaltada en verde

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Vista detallada de un control de acceso (verde), de un detector (azul) y
de una cámara (celeste).
A lo largo de dicha red se han desplegado una serie de elementos
no presentes en la realidad pero que son necesarios para realizar las
oportunas simulaciones y adquisiciones de datos. Estos elementos son
las cámaras, que posteriormente servirán para generar vistas en 3D,
detectores, los cuales medirán una serie de parámetros y que usaremos
para comparar resultados y los controles de acceso o ramp-meetering.
Los detectores vienen con un parámetro configurable que es el
tiempo de muestreo, el cual se ha dejado en su valor por defecto, que
son 10 minutos, esto quiere decir que, en el caso más extremo, entre
una actuación de tráfico y otra han de pasar al mínimo 10 minutos, que
es el tiempo que el detector tarda en procesar los datos leídos en dicho
periodo.

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B.- Adquisición de los datos
En primer lugar se intentó obtener una serie de datos estadísticos
en la Jefatura Provincial de la Dirección General de Tráfico (DGT) de
Sevilla, lo cual no fue posible por lo que recurrimos a la información que
dicho organismo tiene disponible en su página web. La información
resultó ser muy pobre pues solo disponía información de dos detectores,
ambos situados en el sentido Huelva de la SE-30 y antes del puente.
Intensidad de vehículos registrada por uno de los detectores

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Porcentaje de vehículos ligeros respecto del total registrado
por el otro detector.
Debido a la carencia de datos finalmente se optó por realizar un
modelo ideal del sistema, partiendo de la poca información de la que
disponíamos. Se ha estimado un periodo de simulación lo
suficientemente grande para abarcar la hora punta correspondiente a
primera hora de la mañana, la posterior hora valle y la hora punta del
mediodía, se ha supuesto además que según fuese por la mañana o al
mediodía un sentido estaría más saturado que el otro y el carril
reversible se abriría en consecuencia.
A modo de resumen, esta es la tabla que recoge los parámetros
del sistema:

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Flujo de turismos.
Flujo de vehículos pesados
Debido a que tampoco disponíamos de datos acerca de las
capacidades de las vías se han usado los valores que Aimsun define por
defecto, estos son, en la propia circunvalación 1.500 veh/h por carril, y
en las rampas de acceso 900 veh/h.

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V.- Simulación
Como se ha indicado antes, el programa utilizado para la
simulación es Aimsun 6.1, debido a su simplicidad y facilidad de uso,
además de su alta cantidad de parámetros configurables, permitiendo
adaptar la red construida casi a la realidad. El parámetro en el que nos
fijaremos a la hora de simular y, posteriormente, controlar será el
Tiempo total de viaje, pues nos da una idea de si los cambios
introducidos permiten que el tiempo de movilidad en toda la red sea
inferior que el sistema inicial.
Red en plena simulación 2D.

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Vista 3D de la simulación
A.- Sistema sin controlar
Tras realizar una simulación obtenemos que el Tiempo total de
viaje es el siguiente:
Esto serían unas 6.730 horas, equivalentes al tiempo invertido por
todos los vehículos desde su entrada a su salida en la red y durante

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todo el tiempo de simulación.
Además el simulador ofrece muchísimos más resultados que nos
dan una idea del funcionamiento global del sistema.

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Análisis global del sistema sin controlar
Adicionalmente podemos sacar más información gracias al
detector instalado a lo largo de la sección de puente que dispone del
carril reversible.

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Información referente al sentido Córdoba.
Podemos observar que el sentido Córdoba satura por la mañana y
el sentido Huelva al mediodía, ya que es cuando más vehículos hay en
cada respectivo sentido. Sin embargo el sentido Huelva también satura
por las mañanas, esto es debido a que justo antes del inicio del puente
en este sentido existen dos entradas de vehículos muy cercanas, lo que
contribuye a saturar esta zona.

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Detalle de las dos entradas antes del puente en sentido Huelva
Otra lectura de datos interesante que podemos hacer del sistema
sin controlar es el consumo de combustible a nivel global, es decir, una
media de toda la red. Nuestro simulador nos lo puede proporcionar de
manera gráfica para una lectura más cómoda.
Consumo de fuel global en el sistema sin controlar

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B.- Políticas de control del sistema
Ya hemos visto cómo se comporta nuestro sistema, ahora
tenemos que intentar reducir el Tiempo total de viaje en al menos un
10% para asegurarnos que nuestro control funciona.
Para la definición de nuestras políticas nos centraremos
exclusivamente en lo que ocurre en el puente, pues es la zona más
conflictiva, debido a la comentada reducción de carriles.
En el sistema real el operario encargado de manipular el carril
reversible se basa en una cámara VGA en la cual puede ver que un
sentido está saturado debido a la gran afluencia y lentitud de los
vehículos. Por tanto, siguiendo el mismo principio y gracias a nuestros
detectores instalados a lo largo del puente definimos tres condiciones
básicas, estas son: Sentido Huelva saturado, Sentido Córdoba saturado
y Condiciones normales.
De las gráficas del apartado anterior se observa que cuando un
sentido está congestionado su velocidad media es entorno a los 35
km/h, y que por debajo de 350 vehículos de aforo la velocidad se sitúa
en la máxima posible, por lo que el carril estaría descongestionado. Por
tanto estos dos serán los parámetros que nos harán pasar de un estado
a otro.

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A modo de resumen esta es la estrategia a seguir en cuanto a las
condiciones básicas:
Esquema de funcionamiento de las estrategias de control
Tenemos varios actuadores disponibles, estos son el control del
carril reversible, el límite de velocidad variable y los controles de rampa
de acceso.
El primer actuador que vamos a configurar es el carril reversible.

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Como hemos visto, actualmente este carril es accionado de
manera manual desde un centro de control en función del sentido que
esté más saturado en ese momento, y nosotros por simplicidad hemos
supuesto en la simulación del sistema sin controlar que es activado
hacia el sentido Córdoba en la hora punta de por la mañana y hacia el
sentido Huelva en la hora punta del mediodía.
Ahora se va a realizar una gestión más automatizada de este
elemento basándonos en las políticas definidas.
Lo que se va a hacer es abrir el carril reversible hacia el sentido
que esté saturado en cada momento y dejarlo cerrado en caso de que
ninguno lo esté, de esta forma tenemos una gestión automática y más
eficaz de dicho elemento.
Estrategia seguida en el carril reversible

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Ahora tenemos la opción de manipular también el límite de
velocidad, lo que se ha hecho en este caso es mantener la velocidad
invariable en el sentido que tenga abierto el carril reversible, pues como
dicho sentido no va a sufrir una reducción de carril no tendría sentido
disminuirle la velocidad a lo largo del puente. En caso de que uno o los
dos sentidos tengan el carril reversible cerrado se le limitará la velocidad
a 60 km/h en todo el puente, esto es debido a que en la parte central
del mismo se encontrarán con la desaparición de uno de los carriles por
lo que se le reduce la velocidad por seguridad.
Estrategia seguida con el límite de velocidad

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Respecto al último actuador, el control de acceso o ramp-
meetering, cabe destacar que será activado en función del tiempo, el
existente en el sentido Córdoba durante la hora punta de la mañana y
en el sentido Huelva al mediodía, pues es en esos momentos cuando se
registra el mayor flujo de entrada de vehículos en esos sentidos.
Existen varias maneras de configurar un control de acceso, ya sea por
ciclo de tiempo, por introducción de un retraso a cada vehículo que
intenta acceder o mediante un control de flujo. Se ha escogido esta
última opción, pero además con la opción de ALINEA, que es un
estándar de control de acceso que nuestro simulador trae
implementado.
Para hacerlo funcionar simplemente se necesita un detector en la
vía principal, un poco después de la entrada que se esté controlando y
configurar una serie de parámetros, que corresponden a la siguiente
ecuación:

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El más importante es el flujo máximo permitido, que hemos
establecido en 900 veh/h, pues esta es la capacidad máxima que
soportaría nuestra rampa de acceso.
Parámetros configurables en un control de acceso ALINEA.
Control de acceso y detector.

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Control de acceso en el sentido Córdoba

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C.- Resultados de la simulación controlada
Tras la realización de varias simulaciones comprobamos que
nuestro tiempo total de viaje se ha reducido algo más del 10% deseado:
Ahora podemos ver un resumen del funcionamiento global del
sistema controlado con los datos proporcionados por el simulador.

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Funcionamiento global del sistema controlado
Si recurrimos ahora a nuestros detectores del puente observamos
lo siguiente, para el sentido Huelva:
Información referente al sentido Huelva, controlado

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Vemos que manteniendo el mismo aforo conseguimos que la
velocidad esté casi siempre rondando la máxima, a excepción de
algunos picos puntuales.
Información referente al sentido Córdoba, controlado
Si atendemos ahora al sentido Córdoba:
Se observa que de nuevo, a excepción de algunos picos puntuales,
conseguimos tener una velocidad alta en comparación con el sistema sin
controlar.
Estos buenos resultados han de ser contrastados ahora con los
referentes a las rampas de acceso, pues debido a los controles en el
acceso instalados, podrían darse momentos en el que el número de
vehículos y, por lo tanto el tiempo de acceso, sean excesivos.

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Veamos los resultados que nos ofrecen las diferentes rampas de
acceso:
Vehículos esperando a acceder en la rampa sentido Córdoba
Vehículos esperando a acceder en la rampa sentido Huelva 1

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Vehículos esperando a acceder en la rampa sentido Huelva 2
Sin embargo, para hacernos una idea de si esa cantidad de
vehículos esperando para acceder es aceptable o no, vamos a ver el
tiempo real que esos vehículos esperan en las rampas de acceso:
Tiempo total de espera en rampa sentido Córdoba

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Tiempo total de espera en rampa sentido Huelva 1
Tiempo total de espera en rampa sentido Huelva 2.

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Vemos que en el peor de los casos los vehículos han de esperar
durante las horas punta un máximo de 5 minutos para acceder, lo que
se considera aceptable, teniendo en cuenta que al final el tiempo total
de viaje será inferior que el sistema sin controlar, y la velocidad media
mayor.
Para terminar volvemos a hacer una lectura global del consumo de
combustible en toda la red, que comparándola con la lectura del sistema
sin controlar se observa que existe una ligera disminución del consumo.
Consumo de fuel global en el sistema controlado

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D.- Caso extremo: accidente en hora punta
Para reforzar un poco más la robustez de nuestro sistema vamos a
suponer que ocurre un accidente o avería de algún vehículo en uno de
los carriles del puente, además será el sentido que concentre el mayor
flujo de vehículos en ese momento.
Zona del incidente resaltada en rojo
Situación exacta del incidente resaltada en rojo
Para hacer el incidente lo más parecido a un incidente real hemos
definido una zona de corte de carril de 15 metros de longitud, afectando
exclusivamente al carril derecho y al final de la zona de carril reversible
en sentido Córdoba.

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Además haremos coincidir el incidente con la hora punta de por la
mañana, pues es cuando se presenta el mayor flujo de vehículos en ese
sentido, y con una duración de media hora por lo que el incidente tendrá
lugar en el lugar comentado y entre las 8:00 y las 8:30 de la mañana.
Si lanzamos una simulación y atentemos al Tiempo total de viaje
vemos que incluso con un accidente en plena hora punta sigue siendo
menor que con el sistema sin controlar.

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Funcionamiento global del sistema controlado con incidente en el
sentido Córdoba
Además, si observamos los datos obtenidos del detector extendido
por todo el sentido Córdoba del puente vemos que no difiere mucho de
los datos obtenidos por el sistema controlado pero sin incidente.
Simplemente observamos una pequeña reducción de la velocidad en los
momentos del incidente.
Lectura del detector del sentido Córdoba.

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De la misma forma podemos provocar un incidente de
características similares en el sentido Huelva y en la hora punta del
mediodía, pues es cuando está más saturado este sentido. La simulación
nos proporcionaría los siguientes datos, en los cuales podemos
encontrar que el Tiempo total de viaje sigue siendo menor que en el
caso sin controlar.

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Funcionamiento global del sistema controlado con
incidente en el sentido Huelva
En este caso analizaremos los datos obtenidos en el detector
extendido a lo largo del puente en el sentido Huelva. Vemos que ocurre
algo parecido al caso anterior, los datos son similares al sistema
controlado sin incidente a la excepción de una pequeña reducción de la
velocidad puntual.

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En cualquier caso y sin importar en que sentido se ha producido el
incidente, el sistema controlado consigue mantener un funcionamiento
global de la red mejor que sin controlar.
Lectura del detector del sentido Huelva.

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VI.- Conclusiones
Hemos podido comprobar que aplicando un sistema de control
relativamente sencillo y con poca inversión (pues solo serían precisos
unos controles de acceso, una serie de paneles luminosos para informar
de la velocidad variable en lugar de paneles fijos y la instalación de una
serie de detectores) podemos mejorar la circulación de una zona
conflictiva sin tener que recurrir a obras y demás grandes inversiones. A
grandes rasgos hemos demostrado que es posible disminuir el Tiempo
total de viaje y disminuir ligeramente el consumo de combustible global.
Otra forma de ver la disminución del Tiempo total de viaje puede
ser sección a sección, tal y como el simulador permite hacer con su
herramienta de comparación de datos.

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Comparación del tiempo total de viaje
Aquí se puede observar como nuestro sistema controlado mejora
el Tiempo total de viaje en prácticamente todas las secciones de la red y
únicamente lo empeora en las rampas de acceso, debido a la instalación
de los controles de acceso. Esto también se puede observar atendiendo
a la velocidad media por sección.

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Comparación de la velocidad media

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Si se observa ahora los datos referentes al consumo de
combustible obtendremos resultados similares, mejora en todas las
secciones, excepto en las rampas de acceso, que sin embargo supone
una mejora en términos globales.
Comparación del consumo medio de carburante

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Sin embargo, esto es solamente la punta del iceberg, pues existen
formas mucho más complejas de control, como por ejemplo un control
predictivo, que analizaría uno por uno todos los nodos y combinaciones
posibles hasta dar con la solución más óptima posible, siendo dentro de
este abanico de posibilidades, el MPC cooperativo el mejor controlador
atendiendo a resultados y a tiempo de computación.
VII.- Dificultades
A lo largo de la realización de este proyecto ha ido apareciendo
algún que otro problema, los cuales se han ido solventado de manera
exitosa. El primero ha sido la falta de datos estadísticos para poder
implementar el sistema real, lo cual hizo que el proyecto se retrasase
bastante debido a que fue necesaria la realización de varias
simulaciones con diferentes parámetros hasta encontrar un sistema que
se adecuase de manera aproximada a la realidad.
Otro problema encontrado fue la inestabilidad del programa, que
frecuentemente se cerraba de manera inesperada, haciendo que se
perdiesen los datos de la simulación actual e incluso, haciendo que se
tuviese que modificar la manera de controlar el sistema, pues algunas
combinaciones de eventos y acciones hacían que el programa se
volviese inestable.

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4. CONCLUSIONES

Los software son herramientas útiles y confiables, que siendo
usados adecuadamente y proporcionándoles datos adecuados, nos
proporcionara información para mejorar los diferentes problemas
que involucran el tránsito de vehículos y pasajeros de un país,
ciudad, etc.
Actualmente se viene usando simuladores para mejorar el tráfico
de vehículos en ciudades donde el tráfico es problema.
El uso de software en el transporte de pasajeros tanto nacionales
como interprovinciales, actualmente se ha puesto como norma,
siendo utilizados en: la venta de pasajes, ubicación de vehículos,
mantenimiento, entre otras cosas.
Esta de mostrado que la tecnología informática está adentrándose
a todo los componentes de un automóvil, por lo cual estos a
través de un adecuado software pueden ser el binomio perfecto
para la mejora en el tráfico de una ciudad o fuera de esta.

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6. RECOMENDACIONES

Es recomendable el uso de esta tecnología para relazar un buen
planeamiento y control del transporte en general.
El uso de software requiere de información o datos, que sean
adecuados, necesarios, representativos, etc. Para obtener una
adecuada solución para el problema propuesto.

90

7. ANEXOS

Software para ubicación de vehículos.
Software para el control de tráfico

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8. BIBLIOGRAFÍA

Software el futuro.
(Flormer Bertra 2010)
Modelos de transporte.
(Juan de Dios Ortúzar y Luis G. Willumsen 2008)
El análisis de la demanda de transporte de mercancías.
(Cristina Borra Marcos 2005)
Diapositivas del curso de tecnología de transporte.
(Dr. Ing. Leónidas Zúñiga Polo 2014)

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