Simulación de un modelo microscópico de seguimiento de vehículos

En la actualidad, la automoción está viviendo constantes avances tecnológicos y cada vez de mayor magnitud. Un claro ejemplo de estos es la automatización de los vehículos. Sistemas como la alerta en el cambio involuntario de carril, el aparcamiento asistido o el programador de velocidad inteligente dejan entrever lo que está por venir. Sobre este último, existe una aplicación muy clara: respetar la distancia de seguridad. Se trata de una de las causas más importantes de accidentes de tráfico, pues una de cada cuatro colisiones es producida por no respetar este espaciamiento. Mediante progresos como los mencionados más arriba, la industria automovilística se centra en tratar de automatizar los vehículos con la finalidad, entre otras, de que sean capaces de mantener las distancias de seguridad en cada situación a través de sensores y radares colocados en diferentes lugares del vehículo. Por otro lado, en un mundo en el que no se dejan de fabricar vehículos –actualmente existen aproximadamente 1.200 millones en todo el planeta–, cabe dar la importancia que merece a aprovechar al máximo las infraestructuras disponibles. En consecuencia, se debe tratar de aumentar del mayor modo posible la capacidad de las carreteras, siempre respetando las distancias de seguridad. Así, se consigue mejorar la circulación disminuyendo los riesgos de accidente. La finalidad principal de este proyecto es realizar una simulación capaz de calcular la distancia mínima de seguridad entre dos vehículos, diferenciando el tipo del que se trate. Para ello, se emplea la herramienta de Matlab GUIDE, la cual es capaz de calcular el espaciamiento intervehicular a partir de la maniobra que sigan el líder y el seguidor. Más adelante, se extrapola este estudio con el fin de aplicarlo a un modelo macroscópico y extraer conclusiones relacionadas con la densidad y la intensidad de tráfico en vías no congestionadas. En el desarrollo de este Trabajo Fin de Grado (TFG) pueden diferenciarse dos bloques. Antes de nada, se comienza con un enfoque teórico, comprendiendo el primer capítulo del proyecto. Se trata de estudiar y comprender analíticamente las variables básicas de tráfico, así como los modelos de flujo ininterrumpido con el fin de simular un modelo microscópico que sea capaz de obtener las distancias de seguridad entre vehículos. A lo largo del primer gran bloque, se lleva a cabo este modelo a través de una interfaz GUIDE. Se trata de una interfaz que, mediante diferentes controles como Menús Pop-up, Editores de Texto o Gráficos, permite un control sencillo con los cálculos completamente automatizados. Esta aplicación es capaz de distinguir entre los principales tipos de vehículos y permite al usuario introducir por teclado su propia maniobra, modificando los valores que crea oportunos, para calcular el espaciamiento mínimo entre automóviles, autocares, camiones pesados o cualquier combinación de ellos. El segundo bloque, por su parte, trata la simulación de un flujo de vehículos a partir de varias maniobras de conducción por parte del turismo que marcha en primera posición. Se analizan variables como la densidad, la distancia intervehicular y la capacidad de tráfico. La modelización de un sistema microscópico de seguimiento de vehículos ha permitido construir una aplicación de Matlab capaz de hallar las distancias de seguridad en maniobras de frenado. Por lo tanto, se cumple el primordial objetivo de este trabajo. El modelo satisface el requisito de lograr un equilibrio entre simplicidad, en términos de exigencia de programación computacional, y precisión, en tanto que los resultados obtenidos pueden llevarse a la práctica al haberse basado en un diagrama de flujo real y concreto. La implementación en Matlab del modelo microscópico ha supuesto la realización de una serie de simplificaciones. Parámetros como el tiempo de reacción del conductor se toman con el menor valor posible con el fin de poder extrapolar los resultados a un posible vehículo autónomo. Además, las maniobras deben ser de frenado –no tiene por qué llegarse hasta la detención. Se consigue obtener resultados muy valiosos combinando diferentes clases de vehículos, y simulando situaciones de calzada variopintas, como pueden ser asfalto seco, asfalto húmedo o hielo. Además de conclusiones en el estudio de sistemas microscópicos, en los que se trata el comportamiento de cada vehículo de forma individual, se analiza un flujo de tráfico obteniéndose interesantes resultados en cuanto a capacidad de vía e influencia de las distancias entre automóviles sobre las velocidades y espacios recorridos de cada componente de dicho flujo. Partiendo de diversas maniobras, como pueden ser una frenada de emergencia o una función senoidal de la velocidad del turismo líder, se consigue medir el peso que tiene el espaciamiento intervehicular sobre las variables tiempo de amortiguamiento o amplitud de las distancias entre componentes del flujo. Sobre los estudios realizados en el desarrollo de este proyecto, es posible suprimir ciertas simplificaciones, modificando la programación del código con el fin de mantener un control en el valor de la distancia de seguridad a lo largo de toda una maniobra