TRABAJO DE ITS

1. Enunciado del problema de trfico

El sistema detransportepblico masivo de la ciudad de Piura y el transporte pblico y privado en general sufren grandes atrasos en sus tiempos de recorrido debido a la movilidad de la ciudad que es traumtica. Esto se debe a que existe un atraso de ms de treinta aos en la malla vehicular que causa diversosproblemasque afectan el trfico.

Todos los das observamos en la ciudad de Piura como crece el caos vehicular, convirtindola en una cuidad insoportable y estresante, esto principalmente se debe al maldiseode las calles, a la pocaculturavial y sobre todo a unsistemade semaforizacin ineficiente; todos estos factores causan caos y congestin en la ciudad.

Esto se ve reflejado en las incontables colas que se forman en los diferentes semforos de la ciudad entre las que se mencionan la que se forman en la interseccin de la Av. Guardia Civil y la Av. Cayetano Heredia, entre la Av. Andrs Avelino Cceres y la Calle Universitaria (en la entrada de la Universidad Nacional de Piura),

y en aquellas intersecciones que no cuentan con semforos como.

En todas las intersecciones mencionadas se puede observar que el tiempo que se demoran en avanzar los vehculos es muy grande especialmente en las horas punta como son entre las 7:00 y 8:00 de la maana, las 12:00 y 2:00 de la tarde y entre las 7:00 y 9:00 de la noche.

2. Posible solucin al problema

Para solucionar un poco este trnsito catico en esta ciudad, se plantea la implementacin de un sistema eficiente decontrolvehicular, comenzando con una semaforizacin inteligente que permita el paso segn el flujo vehicular de la zona por medio desensoresdemedicinde flujo, adems de la instalacin de cmaras que permitan detectar factores que influyen en un mayor trnsito comoaccidentesoautos estacionados en zonas rgidas.

3. Solucin con el sistema ITS, que funciona y que se va a realizarSe plantea implementar un sistema que implique eldesarrollodeinteligencia artificialen el sistema de semaforizacin. De manera que se cree unalgoritmointeligente capaz de controlar la duracin deltiempode cada ciclo (rojo, amarillo y verde) de los semforos en forma autnoma, controlando as el flujo vehicular y dando prioridad a las vas con mayor congestin. Dicho algoritmo aprende continuamente de los cambios efectuados en los ciclos de los semforos respecto al trfico y de esta manera busca obtener los tiempos ptimos para cada uno.

El prototipo creado cuenta con un simulador de un sistema de semaforizacin y un sistema de trfico parapoderexperimentar y determinar en qu medida mejora la movilidad al implementaralgoritmosgenticos en el sistema de semaforizacin. Este sistema inteligente captura la longitud de cola vehicular en cadasemforo, y da prioridad a las intersecciones con mayor afluencia vehicular. Luego selecciona los ciclos ms ptimos adaptados al trfico, con el fin de realizar nuevas generaciones a partir delprocesodeaprendizajede los algoritmos genticos. Al momento de finalizar elanlisisde ciclos, son realizadas actualizaciones en cada semforopara volver a ejecutar el proceso.

Adems permite el monitoreo a partir de videocmaras que puedan identificar accidentes o infracciones de trnsito pudiendo as planearsolucionesinmediatas como auxilios, desvos, etc., en un corto plazo.

4. Objetivos de la aplicacin del sistema de transporte inteligente:

Objetivo general

Elobjetivogeneral es lograr hacer ms fluido y eficiente el trnsito en las principales intersecciones de la ciudad.

Objetivos especficos

Identificar y controlar infracciones de trnsito que dificulten la fluidez del mismo.

Identificar posibles averas de los autos para actuar rpidamente en el remolque.

Evitar que la Polica de trnsito se encargue de la conduccin de trnsito.

Permitir olas verdes cuando el trnsito resulta abundante.

Permitir desvos cuando el trnsito sea muy catico.

5. Definicin de la Arquitectura Fsica

Se describe a continuacin el proceso que controla la duracin del tiempo del ciclo (rojo, amarillo y verde) de los semforos y la captura de la longitud de cola vehicular.

La longitud de cola vehicular, es decir, la cantidad de vehculos que tiene un semforo en cola, se realiza por medio de un sensor ubicado en la parte superior del semforo (figura 1) porque nos permite tener un rango de visin ms amplio que un sensor de presin colocado sobre el pavimento.

Figura N1

El prototipo retorna por cada semforo la cantidad real de vehculos que se encuentran en las intersecciones, de manera parecida a como si contara con un sensor real. Luego de recorrer todas las intersecciones y de capturar la cantidad de vehculos por cada semforo, se organizan de mayor a menor, siendo las intersecciones prioritarias las que mayor cantidad de vehculos tengan. De esta manera, se crea la primera generacin de tiempos de los ciclos verde y rojo, y el tiempo de ciclo amarillo se ha determinado como una constante con unvalorde un segundo. Esta primera generacin creada se realiza a partir de lademandade vehculos y se establecen unoslmitespara esta y evitar que un punto del sistema sea sobrecargado.

Con los tiempos de los ciclos que se crearon en la primera generacin se calcula el impacto en el sistema, es decir, se evala cules de los tiempos generados se adaptaron al sistema de trfico de manera positiva, cules ayudaron a minimizar el trfico y cules contaron con el menor tiempo del ciclo. Esto se hace comparando el flujo vehicular y los tiempos de ciclo, y el resultado es guardado para las siguientes generaciones de ese semforo.

5.1. Explicacin de la tecnologa usada

Los algoritmos genticos proveen unmtodode aprendizaje que simula un proceso evolutivo que es sometido a cruces y a la mutacin de los individuos --en este caso los tiempos de ciclo rojo y verde de los semforos, adems de unaseleccinde los tiempos que mejor se adaptan al sistema de trfico. Se toman las dos mejores opciones adaptadas de un semforo y son cruzadas, de manera que el tiempo resultante del cruce, a su vez, es mutado; luego es actualizado en el sistema de semaforizacin y posteriormente es pasado por lafuncinde adaptacin para determinar si se acomoda positivamente en el sistema.

Losmtodosde seleccin y adaptacin para cada tiempo de ciclo aplicado en un semforo determinan si contina en el algoritmo y es cruzado o si es desechado. De esta forma se crean nuevos individuos (tiempos de ciclo) a partir de los operadores genticos dentro de una poblacin y por eso el cruce y la mutacin son tan importantes en el algoritmo. El cruce toma los dos individuos que mejor se adaptaron y los cruza mediante el intercambio de material gentico, en este caso los bits de la cantidad de tiempo de ciclo para cada semforo. La mutacin voltea bits aleatorios dentro de la poblacin con una pequeaprobabilidad, as se genera diversidad en la poblacin, y el sistema aprende de los tiempos de ciclo que son mejores y busca constantemente un resultado ptimo.

Se utiliz el estndar de un punto de cruce en cadenas de longitud fija para realizar el cruce, el cual est dado de manera aleatoria en la cadena de bits. Por ejemplo, cada tiempo de ciclo est representado con una cadena de ocho bits que corresponden a su material gentico, de esta manera en el cruce se toma una parte de este material de uno de los padres, y otra parte del material del otro padre. Su combinacin da el resultante de una nueva cadena de ocho bits; luego, en la mutacin, es tomado un bit aleatorio denominado gen y este es mutado, cambiando el bit a su inverso.

Si en determinada iteracin el algoritmo evala que el sistema se encuentra en una carga de vehculos alta, es decir, en un flujo vehicular alto de trfico o congestin alta, es ejecutado un mtodo denominado ola verde, que consiste en dar va completa a los semforos en verde mientras que se da espera a las vas que lo cruzan. Se determinan los tiempos de ciclo con niveles de desfase adecuados para que por lo menos la mitad de los vehculos que se encuentran en el primer semforo puedan avanzar lo suficiente para reducir el trfico. Laspruebasque se realizaron con el algoritmo en el simulador de trfico determinaron que cuando el sistema se encuentra en unestadode alto trfico y es utilizada la ola verde para minimizarlo, en promedio el 36 % de vehculos es liberado del sistema de trfico. En la ola verde los tiempos de ciclo rojo y verde cuentan con un tiempo adicional debido al desfase, es decir, al tiempo de recorrido en que gasta un vehculo en ir de un semforo a otro.El tiempo de desfase depende de la distancia entre los semforos, aunque en el prototipo la distancia entre un semforo y otro es constante en la troncal.Diagrama del proceso de negocio del sistema inteligente. El proceso de negocio describe todo el sistema: la recoleccin de lainformacin, la implementacin de los algoritmos genticos, laevaluacinen el sistema, el recorrido de todos los semforos y, de nuevo, la implementacin de este proceso.

En necesario tener en cuenta que este proceso se llevar a cabo para cada semforo y depende delservidordesde donde sea ejecutado que el tiempo de respuesta sea mnimo, ya que la cantidad de semforos en la vida real exige un equipo con buenas caractersticas fsicas para poder soportar este tipo deoperacionesque generan un alto consumo dehardware. Para solucionar esto es recomendable realizar el diseo y la implementacin de forma paralela, ya que de esta manera el consumo de la mquina es mucho menor.

El proceso de negocio pasa por varias etapas: unas que van por la capa de presentacin del simulador y luego por la capa de negocio, donde se encuentra el algoritmo inteligente. La mayora de losprocesosque se pueden ver ya fueron descritos anteriormente en el artculo, de manera que, resumiendo, el proceso comienza en la recoleccin de informacin de la cantidad de vehculos por cada semforo; luego organiza estos tiempos de manera que los semforos que tengan mayor congestin se encuentren primero; si ya se crearon las primeras generaciones de los tiempos por demanda entonces revisa la funcin de adaptacin para cada tiempo y as determina el impacto en el sistema; luego de cruzar y mutar los tiempos, y de aprender de aquellos que mejor se adaptaron, toma los resultantes y los actualiza en el simulador; y, por ltimo, comienza a iterar de nuevo el proceso de manera que siempre est en busca del resultado ptimo. La mayora de los algoritmos genticos cuenta con una funcin de parada, es decir, donde el algoritmo determina que debe dejar de iterar. Para este problema decambioconstante no se puede determinar un estado de parada; por ello el proceso de negocio y el algoritmo gentico no cuentan con esta condicin.

6. Precio de la solucin y el precio de costos en ahorro

http://www.monografias.com/trabajos100/semaforizacion-inteligente/semaforizacion-inteligente.shtml

http://www.depiura.com/mapas/mapa-piura/googlecostos de semforos inteligentes