Coordinación de semáforos unimodales y multimodales en una red de tráfico urbano (2014)
Desde hace muchos años las grandes ciudades han enfrentado un incremento acelerado en el uso de diferentes modos de transporte, especialmente el de los vehículos particulares que transitan en las redes de tráfico urbano. Debido a las limitaciones físicas en las vías, esta tendencia ha traído como consecuencia un incremento en el gasto de combustible usado por los vehículos, incremento en la contaminación auditiva y un deterioro del medio ambiente, efectos causados por un mayor tiempo de permanencia de los usuarios en la vía. Varias alternativas han surgido para tratar este problema, algunas de ellas han sido la construcción de nuevas vías o ampliación de las existentes. Sin embargo, algunas de ellas son cada vez menos viables debido a la inversión de grandes sumas de dinero, restricciones medio ambientales y a la falta de espacio. Una solución factible a esta problemática es hacer un uso más eficiente de los elementos que hacen parte de las vías por medio del diseño de esquemas de control. Debido a la preocupación por mejorar los indicadores de desempeño en las vías, en los últimos años los ingenieros de tráfico comenzaron a tener en cuenta en la programación de semáforos a todos los elementos que hacen uso de la intersección, con el objetivo de solucionar el problema desde un punto de vista real de congestión. En este trabajo, estrategias de control basadas en optimización fueron implementadas en semáforos usando controladores predictivos basados en modelo (MPC). Este tipo de controladores permitieron tomar mejores decisiones en comparación con los esquemas de control tradicionales usados en la actualidad, debido a que tienen como herramienta la predicción para calcular las acciones de control ´optimas que permiten anticiparse a perturbaciones y escenarios de congestión. Usando esquemas de control MPC para su implementación, mecanismos para la coordinación de semáforos en redes de tráfico urbano fueron propuestos. El diseño y arquitectura de programación de estos mecanismos fue obtenido directamente de los esquemas de control MPC implementados en autopistas encontrados en una extensa revisión bibliográfica llevada a cabo en este trabajo. A su vez, objetivos exclusivos para tráfico urbano fueron propuestos para el diseño de los mecanismos para la coordinación de semáforos así como para esquemas de control MPC centralizados. Casos de estudio reales fueron usados para evaluar el desempeño de los mecanismos de coordinación propuestos comparados con los esquemas de control MPC centralizados y tradicionales usados en la actualidad. Los casos de estudio fueron extraídos de la ciudad de Medellín y seleccionados por ser puntos neurálgicos para la movilidad en la ciudad. Los modos de transporte considerados en los casos de estudio fueron vehículos particulares, bicicletas, buses articulados y peatones. Modelos matemáticos macroscópicos de flujo fueron considerados para representar el comportamiento de los usuarios en las vías con un elevado nivel de detalle y una baja carga computacional asociada