Aproximación analítica de consumo de combustible y comportamiento periódico para un vehículo que viaja a través de una serie de semáforos
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Keywords
modelado, simulación, tráfico vehicular, consumo de combustible, análisis de estabilidad, sistemas dinámicos
Resumen
En el siguiente artículo, se presenta un sistema suave por tramos que describe la dinámica de un vehículo que se mueve a través de una calle con semáforos que se encienden y apagan con una frecuencia específica. El modelo presenta tres comportamientos dinámicos: acelerado, desacelerado y detenido. Además, se muestra la descripción del modelo matemático utilizado para simular el sistema. La simulación se desarrolló bajo un esquema basado en eventos y se implementó en Matlab. Para realizar el análisis numérico, se toma como parámetro el ciclo de los semáforos, que mejora el sistema de tráfico vehicular debido a que con su configuración se logran implementar estrategias de optimización permitiendo que los vehículos se desplacen en ola verde y reduzcan el tiempo de viaje, minimizando así, el número de paradas a lo largo del camino y reduciendo el consumo de combustible debido a las paradas y aceleradas. Además, se estudió la estabilidad de las órbitas periódicas uno y dos que presenta el modelo de simulación, así como sus implicaciones dinámicas. Finalmente, se presenta una propuesta para calcular el consumo de combustible, asumiendo que es proporcional a la energía mecánica producida por el motor, resulta en una propuesta novedosa que permite a las secretarias de movilidad comprender los comportamientos de los vehículos en vías principales de las ciudades. Desde este punto de vista, se puede concluir que es posible aplicar estrategias de modelado y simulación basadas en sistemas dinámicos para comprender los comportamientos complejos asociados al desplazamiento de los vehículos en una via controlada por semáforos.
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Referencias
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M J Mesa-Mazo, Corporación Universitaria Empresarial Alexander Von Humboldt
Matemática. Doctora en Ingeniería. Docente del Área de Ciencias Básicas
Johnny Valencia-Calvo, Universidad de Medellín
M.Sc. in Industrial Automation, from Universidad Nacional de Colombia. He currently is a Ph.D. student at Universidad Nacional de Colombia. His research experience has led him to become involved in topics related to dynamic analysis, nonlinear dynamics and system dynamics, focusing on modeling, simulation and applications of mathematics in engineering.
Gerard Olivar-Tost, Universidad Nacional de Colombia
Profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Computación.
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