Diseño y optimización de un modelo matemático para la transición entre el cambio de planes de los tiempos de reparto de los semáforos

Resumen

La fase de transición se define como el proceso de cambiar de un plan de semaforización o de tiempos de semáforos a otro. Este proceso puede incluir cambios en el desfasamiento (offset), en los tiempos de verde y/o en la duración del ciclo hasta que se alcanza plena coordinación con el nuevo plan. La transición puede conducir a graves interrupciones en el flujo de tráfico provocando congestión y costos asociados con el tiempo adicional de viaje, el consumo de combustible y las emisiones de gases contaminantes a la atmosfera. Esta investigación propone el diseño de un modelo matemático no lineal para mejorar el rendimiento de la transición entre los planes de frecuencia de la señal en las intersecciones coordinadas. El modelo comprende la minimización de una función de costos sociales, que incluye una reducción en la demora, las emisiones de gases y el consumo de combustible, considerando múltiples objetivos que adoptan más medidas de efectividad. Para resolver el modelo matemático se diseña un algoritmo (heurística) de colonia de hormigas que permite encontrar los parámetros óptimos de coordinación durante la fase de transición. Además la evaluación de la eficacia del nuevo modelo, su validez y utilidad se han comprobado mediante su aplicación en dos casos de estudios y un caso real para un corredor en la ciudad de Santander. Esta evaluación se realizó sobre la base de la capacidad del modelo para reducir al mínimo los retardos, las emisiones de contaminación del aire y el consumo de combustible. El modelo es eficiente en tanto que permite reducir los costos sociales asociados con el período de transición.