lunes, 23 de marzo de 2009

El tráfico y la simulación de sistemas físicos.

El sistema de tráfico es muy similar a un sistema de masa compuesto de millares de particulas (átomo o moléculas), al cual se el pueden medir propiedades macroscópicas como la temperatura. El resultado de la temperatura es una representación estadística de los comportamientos individuales de las particulas.

En el caso del trafico vehicular, cualquier índice de movilidad de una ciudad es análogo a la temperatura de un cuerpo: es el resultado del comportamiento de unidades minimas como los vehículos y peatones.

Para el grupo de semaforización se ha elegido un nivel mas cercano a las unidades minimas de trafico como lo puede ser el comportamiento en un sector, un trayecto corto o un cruce. Como en el caso de un cuerpo y su temperatura, este cambio en el objetivo de estudio no significa nada distinto que un cambio de escala: se pasa de lo macro a lo micro. Es como cambiar el estudio del flujo de calor en una lamina, por el estudio del movimiento de un conjunto de particulas en un borde de la misma.
Como en el estudio de la física cada aproximación es útil según el objetivo que se busque alcanzar, pero eso no significa que una sea mas facil de realizar que la otra. Cada una tiene su ambito y dificultades.

Siendo un sistema complejo, en el sistema de trafico se suceden una serie de eventos que en conjunto son estocasticos: no son deterministicos , son el resultado de elementos predecibles y de otros resultados del azar.
Por ejemplo las personas que trabajan hacen un proceso de movilizarse a su lugar de ocupacion 5 o 6 dias a la semana (la parte determinista), pero lo hacen de forma distinta y a veces mixta, en horarios que no son siempre los mismos (alguno que otro va a pagar un recibo en el camino, evento resultado del azar en nuestro sistema).

Simulacion del tráfico: Hace varios años la simulación de trafico a sido de interes no solo para los ingenieros de tráfico y civiles, tambien para la programación de juegos.
Uno de los ejemplos mas sencillos que se pueden encontrar en internet es la simulación "Microsimulation of road traffic" programada en un Applet de Java, donde se muestran algunas situaciones en la ruta. Uno de los ejemplos mas interesantes es el de una ruta con una pendiente: despues de jugar un rato se termina concluyendo que la velocidad máxima debe ser de un valor similar a la alcanzada en esa pendiente, de otra forma se forma un trancón.
En este ejemplo puede observarse los aspectos mínimos que debe poseer un simulador: una representacion de la geometría que podemos llamar "mundo" y por otro lado una representacion del comportamiento de los objetos de ese mundo.
Hay que modelar la calle, los moviles, peatones, semáforos, cruces y a cada uno debe asignarsele un modelo comportamental.
La simulación de tráfico se basa en algunos modelos de computación bien conocidos como son los Automatas Celulares, los modelos basados en agentes y la microsimulación cada uno con un paradigma distinto para representar el conjunto de actores de tráfico vehicular.

Entre los modos de simulacion , es decir el marco general, existe una aproximacion desde la simulacion en tiempo continuo, donde el sistema se modela por variables de estado, generalmente involucra ecuaciones diferenciales.
Por el lado discreto, las variables de estado cambian inmediatamente en unidades de tiempo fijas o cambiantes dependientes de eventos.

En la actualidad es porsible encontrar proyectos para el diseño de simuladores de trafico como el TRASIMS liderado por el Departamento de transporte de Estados Unidos, o el SUMO con participación de empleados del Centre for Applied Informatics (ZAIK) y el instituto Transport Research del German Aerospace Centre, ambos dentro la filosofia del software open Source.
El primero es un paquete completo enfocado al diseño de nuevas vias, el segundo esta en desarrollo y es en principio el mas apropiado para el tema de semaforización.

SUMO es un software muy poco amigable, ya que los datos hay que escribirlos en archivos de formato XML, ademas de poseer un manejo que hasta el momento se a mostrado poco flexible , en cuanto al manejo de temporizacion de los semaforos. Apenas esta en una versión por debajo de la 1.

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