XIX Verano de la Investigación Científica y Tecnológica del Pacífico

XIX Verano de la Investigación Científica y Tecnológica del Pacífico
SIMULACIÓN DEL FLUJO VEHICULAR A DOS CARRILES CON AUTÓMATAS
CELULARES
Gerardo Daniel Zempoalteca Rosas, Mantenimiento industrial, Instituto Politécnico Nacional,
[email protected]. Asesor Carlos Gershenson García Universidad Nacional Autónoma
de México, [email protected] .
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
En la actualidad las personas que habitan en una zona urbana han sufrido a causa del
tráfico vehicular debido a pérdidas de tiempo, consumo excesivo de combustible y
reducción de salud a causa del estrés y la contaminación. Este problema ha llevado a
ingenieros e investigadores a buscar soluciones a dicho problema mediante la simulación
del tráfico vehicular en sistemas de cómputo. Por lo que se han desarrollado modelos de
tráfico vehicular mediante distintos enfoques.
Un enfoque que se caracteriza por su simplicidad en la implementación y en capturar
comportamientos complejos son los Autómatas Celulares (AC). Se han propuesto diversos
modelos con autómatas celulares que simulan el tráfico vehicular. En este trabajo se
considero un modelo de autómatas celulares desarrollado por investigadores de la
Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) denominado LAI que simula una calle
con dos carriles. El comportamiento de los conductores incluye el cambio de velocidades
para mantenerse a distancias seguras de otros automóviles y el comportamiento de
cambios de carril.
Un importante reto a considerar es el desarrollo de un software que implemente el modelo
de tráfico vehicular LAI y que permita ejecutar de manera eficiente las estructuras de datos
y algoritmos implicados en el modelo. En suma, un software que cuente con una interfaz
gráfica amigable.
METODOLOGIA
En este proyecto se propuso una implementación del modelo de tráfico vehicular LAI a
dos carriles en el lenguaje C y utilizando el entorno de desarrollo integrado QT. La
metodología utilizada fue la siguiente:
1. Representación e implementación de las diversas entidades del tráfico vehicular
como lo son: los vehículos y la carretera a dos carriles.
2. Representación e implementación de la rejilla y estados del autómata celular que
simularán a los vehículos.
© Programa Interinstitucional para el Fortalecimiento de la Investigación y el Posgrado del Pacífico
Agosto 2014
XIX Verano de la Investigación Científica y Tecnológica del Pacífico
3. Implementación del algoritmo que simula el modelo de tráfico vehicular LAI que
mantiene distancias de seguridad.
4. Implementación del algoritmo que permite simular los cambios de carril.
5. Desarrollo de la interfaz gráfica en el entorno integrado QT.
6. Evaluación del modelo mediante el análisis del flujo y velocidad vehicular.
CONCLUSIONES
Los resultados de simulación del modelo LAI con autómatas celulares que consideran
reglas de comportamiento que mantienen distancias de seguridad y cambios de carril
indican que el modelo es capaz de reproducir diversos fenómenos que se han observado
en la realidad. Como lo son la inversión de uso de carril, la dependencia de la densidad
de los cambios de carril y el comportamiento vehicular acorde al observado en carreteras
de varios carriles.
El software ejecuta de manera eficiente el modelo LAI a dos carriles y presenta una interfaz
gráfica amigable al usuario. Las estructuras de datos desarrolladas y el algoritmo del
modelo LAI fueron realizados en el lenguaje C y C++ estándar. Por lo tanto, pueden ser
utilizadas por la comunidad científica en sus respectivas investigaciones y desarrollos. La
implementación puede descargarse desde: https://github.com/Zapotecatl/.
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Agosto 2014