Un método continuo-discreto para el diseño óptimo de sistemas de transporte urbano

Abstract

El diseño de nuevas redes de transporte o la modificación de las existentes es un proceso complejo que involucra aspectos técnicos, económicos y ambientales y debe compatibilizar los objetivos sociales y los particulares de los conductores. En este trabajo, se diseña la modificación de la red urbana de autopistas de una ciudad, para lograr el estado óptimo del sistema de transporte, es decir, minimizar el tiempo empleado por todos los usuarios de la red para llegar a su destino. Se pretende, asimismo que tal diseño verifique el equilibrio de usuario, que garantiza el mínimo tiempo de viaje a cada conductor y que cumpla, simultáneamente, restricciones de costo de construcción y medioambientales. El modelo incluye un programa de optimización no lineal para buscar el estado óptimo del sistema y un modelo continuo-discreto de tráfico urbano, que se expresa mediante un sistema de ecuaciones diferenciales no lineales y un sistema de ecuaciones algebraicas, para resolver el problema de asignación de viajes a la red. El problema de optimización se resuelve mediante el algoritmo de Recocido Simulado, mientras que para solucionar el problema de asignación y obtener los flujos vehiculares, se recurre al método de Elementos Finitos. La ventaja fundamental de la utilización del modelo continuo-discreto de tráfico es que permite mantener la precisión de los tradicionales modelos discretos con menor tiempo de cálculo. La contaminación atmosférica se estima mediante expresiones adecuadas de emisiones de contaminantes y ecuaciones de transporte, mientras que el ruido urbano se calcula utilizando conocidas fórmulas predictivas.