Un simulador de flujo de vehículos mejora la gestión del tráfico urbano

Investigadores del Departamento de Matemática Aplicada de la Universidad de Málaga han diseñado un modelo que simula el tráfico de automóviles en una ciudad mediante la regulación de semáforos y señales. El sistema, denominado ATISMART, predice una amplia gama de situaciones antes de implantar ciertos dispositivos de control de la circulación, lo que reduce los costes y anticipa posibles incidencias.

En concreto, los expertos han aplicado su modelo a un barrio de Málaga en un momento de gran flujo de tráfico. “Sometimos al sistema a una situación de ‘estrés’: la zona colindante al campo fútbol de la Rosaleda, a la salida de un partido, cuando se produce un atasco considerable”, explica uno de los autores del estudio, José Luis Galán.

Con esa simulación en una situación de \’sobrecarga\’, los expertos concluyeron que el cambio en la circulación en una calle podría aliviar el tráfico a la mitad. “Nos dimos cuenta que sólo revirtiendo el sentido de un carril, se podría reducir el número de atascos hasta en un 50%”, añade Gabriel Aguilera-Venegas, otro de los autores del estudio.

Para llegar a estas conclusiones, publicadas en la revista Journal of Computational and Applied Mathematics, los investigadores midieron multitud de variables en el barrio de análisis y las trasladaron a ATISMART. “Diseñamos un mapa de la zona. Después, nos movimos in situ por sus calles comprobando factores como los sentidos de las vías o la carencia en tiempo de los semáforos y programamos todos esos parámetros”, detalla Galán.

De esta forma, el simulador tiene en cuenta tres factores: el mapa de la ciudad, la entrada de vehículos en esa zona y las señales de tráfico. “ATISMART permite tanto los cambios de sentido de la calle como las modificaciones de los tiempos de las luces rojas y verdes, lo que resulta útil en situaciones concretas, como en el ejemplo del partido de fútbol”, precisa Aguilera-Venegas.

Aunque los expertos han probado el sistema a escala local, destacan las posibilidades de extrapolarlo a cualquier ciudad completa, dado que es un modelo flexible y de código abierto. “En el mercado existe software comercial que podría simular estas situaciones. No obstante, ATISMART es gratuito y proporcionamos código fuente para que pueda adaptarse a cualquier situación”, especifica Galán.

Otra de las novedades del sistema es su precisión, relacionada con la utilización de un CAS (Computer Algebra System) que permite a los investigadores trabajar con infinitos decimales en sus cálculos, en lugar de con números aproximados, así como permitir que el usuario pueda especificar cualquier función de distribución para los distintos sucesos aleatorios que se contempla en ATISMART. En el caso del sistema de los investigadores malagueños esto permite simular el movimiento del tráfico y determinar en cada momento dónde van a estar un vehículo.

Combinación de autómatas celulares y redes neuronales

Por otra parte, el modelo se basa en la combinación de autómatas celulares y redes neuronales. “En este caso se considera cada vehículo como si fuera una neurona, que contiene toda la información referente a sí mismo y a los coches y señales que le rodean para poder predecir su actuación en los siguientes pasos. Asimismo, la simulación del movimiento se realiza siguiendo la teoría de autómatas celulares”, explica Galán.

¿Cómo se regula el tráfico en una ciudad inteligente? Los sistemas que se están diseñando actualmente, como el proyecto Traffic21 probado en Pennsylvania (EE UU), combinan dispositivos instalados en semáforos inteligentes y  señales. Estos sensores detectan un parámetro diferente del flujo de tráfico (velocidad de los coches, densidad, tiempo de espera, un atasco…). El modelo recibe la información, toma decisiones de acuerdo con los valores de estos parámetros y da las instrucciones adecuadas a las luces y señales.

Sin embargo, los expertos malagueños apuntan que la instalación de los sensores en los semáforos y su mantenimiento resulta costosa tanto en términos de dinero y recursos. “De ahí que las simulaciones en tiempo acelerado de flujo de tráfico mediante semáforos inteligentes y las señales reducen significativamente estos costes, ya que se tienen la oportunidad de probar situaciones reales, sin llegar a materializarlas, anticipándose así a las posibles incidencias”, apostilla Galán.

Referencia bibliográfica:

José L. Galán-García, Gabriel Aguilera-Venegas and Pedro Rodríguez-Cielos. An Accelerated-Time Simulation for Traffic Flow in a Smart City. Journal of Computational and Applied Mathematics 270 (2014) 557-563.doi:10.1016/j.cam.2013.11.020