Optimización del diseño geométrico de glorietas mediante algoritmos genéticos

Resumen

Las glorietas son un tipo de nudo que canaliza los flujos procedentes de tres o más accesos por medio de una calzada anular. De la experiencia acumulada en países de todo el mundo se deduce que en muchos casos este tipo de nudo ofrece numerosas ventajas respecto a las intersecciones convencionales. Por este motivo, se ha extendido su aplicación como solución alternativa a las intersecciones urbanas e interurbanas convencionales. La definición del trazado en planta de una glorieta es un proceso iterativo en el cual se deben establecer las características de un número importante de elementos geométricos para posteriormente comprobar el comportamiento de la misma en relación a una serie de criterios y objetivos relacionados con la circulación y la seguridad. Actualmente las técnicas de trazado existentes permiten definir la geometría y comprobar los objetivos de una manera dinámica. Esto facilita la generación y la validación posterior de las soluciones. Sin embargo, y a pesar del continuo perfeccionamiento de los medios técnicos disponibles, presentan algunas limitaciones importantes que imposibilitan que el proceso de diseño sea totalmente mecanizado y que puedan abarcarse todos los casos de diseño posibles. Además, no se aportan criterios para determinar en qué sentido modificar los valores de los parámetros geométricos que definen el trazado en planta para que el resultado global sea satisfactorio, ya que los objetivos perseguidos son contrapuestos. Como consecuencia, la cantidad de iteraciones que se pueden llevar a cabo antes de adoptar una solución final queda limitada por motivos de tiempo y coste. En esta investigación se ha planteado el desarrollo de un procedimiento que imite las prestaciones de un experto humano en la tarea del diseño en planta de una glorieta mediante la definición de un modelo de optimización. Las variables de decisión están representadas por unos parámetros que permiten definir completamente la geometría de la glorieta. El criterio que permite juzgar la calidad de las distintas soluciones se centra en la evaluación de la consistencia de velocidades. Como restricciones se impone el resto de los objetivos perseguidos en el diseño de la planta y las especificaciones de la norma de diseño aplicable. La resolución del problema matemático se realiza mediante el diseño de un algoritmo genético. Para posibilitar la aplicación del modelo se ha desarrollado un programa de ordenador muy flexible que permite encontrar la solución óptima de trazado de forma automatizada para cualquier configuración de las alineaciones de acceso. La metodología desarrollada se ha contrastado a través de su aplicación a dos casos reales. Los resultados muestran en ambos casos que las soluciones convergen hacia el óptimo de diseño en el cual se minimiza la consistencia de velocidades y se satisface el sistema de restricciones establecido.