Sistema de control de señales de tráfico difuso inteligente basado en agentes para sistemas de intersecciones de múltiples carreteras
Autores: Chala, Tamrat D.; Kóczy, László T.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Sistema de control de señales de tráfico difuso inteligente basado en agentes para sistemas de intersecciones de múltiples carreteras
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Congestión del tráfico
Sistemas inteligentes de control de señales de tráfico
Sistema de control de tráfico difuso basado en agentes
Vehículos de emergencia
Tiempo promedio de espera
Sistemas colaborativos de control de tráfico difuso inteligente basados en agentes
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
La congestión del tráfico en una sola intersección puede propagarse y afectar así también a las intersecciones adyacentes, lo que potencialmente resulta en un embotellamiento prolongado en toda un área urbana. A pesar de numerosos esfuerzos de investigación dirigidos al desarrollo de sistemas inteligentes de control de semáforos de tráfico, las áreas urbanas continúan experimentando congestión del tráfico. Este documento presenta un novedoso sistema de control de tráfico difuso basado en agentes para múltiples intersecciones de carreteras. El sistema propuesto está diseñado para operar de manera descentralizada, con cada intersección teniendo su propio agente (controlador difuso) funcionando simultáneamente. El controlador difuso inteligente del sistema puede reconocer vehículos de emergencia, evaluar la longitud de la cola y el tiempo de espera de los vehículos, medir la distancia de los vehículos desde las intersecciones y considerar los tiempos de espera acumulados de las colas de vehículos cortas. Se implementaron dos tipos distintos de sistemas de control de tráfico difuso inteligente basados en agentes para su comparación: uno que implica la colaboración entre un agente y su(s) agente(s) vecino(s) inmediato(s) (donde una intersección intercambia datos de tráfico con su(s) intersección(es) vecina(s) inmediata(s)), y el otro implementando un sistema de control de tráfico difuso inteligente basado en agentes no colaborativo (donde la intersección individual no tiene comunicación directa). Tras las simulaciones experimentales, los resultados se compararon con los de los sistemas de control de tráfico difuso inteligente existentes que carecen de un módulo para calcular la distancia de los vehículos desde la intersección. Los resultados demostraron que el sistema propuesto de controladores basados en agentes exhibió un rendimiento superior en comparación con los controladores difusos existentes en términos de indicadores como el tiempo de espera promedio, el consumo de combustible y las emisiones de CO. Por ejemplo, el sistema propuesto redujo el tiempo de espera promedio de los vehículos en una intersección en un 48.65% en comparación con el sistema de control de tráfico difuso inteligente de tres etapas existente. Además, se realizó una comparación entre los sistemas de control de tráfico difuso inteligente basados en agentes que no colaboran y que colaboran, donde la colaboración logró mejores resultados que el sistema no colaborativo. En los experimentos de simulación, surgió una nueva característica interesante: a pesar de la falta de comunicación directa en múltiples intersecciones, las ondas verdes evolucionaron con el tiempo. Esta característica emergente sugiere que los controladores difusos tienen el potencial de evolucionar y adaptarse a los problemas de complejidad del tráfico en entornos urbanos cuando operan en un modo basado en agentes autónomos. Este estudio demuestra que los controladores difusos basados en agentes pueden comunicarse efectivamente entre sí para compartir datos de tráfico y mejorar el rendimiento general del sistema.
Descripción
La congestión del tráfico en una sola intersección puede propagarse y afectar así también a las intersecciones adyacentes, lo que potencialmente resulta en un embotellamiento prolongado en toda un área urbana. A pesar de numerosos esfuerzos de investigación dirigidos al desarrollo de sistemas inteligentes de control de semáforos de tráfico, las áreas urbanas continúan experimentando congestión del tráfico. Este documento presenta un novedoso sistema de control de tráfico difuso basado en agentes para múltiples intersecciones de carreteras. El sistema propuesto está diseñado para operar de manera descentralizada, con cada intersección teniendo su propio agente (controlador difuso) funcionando simultáneamente. El controlador difuso inteligente del sistema puede reconocer vehículos de emergencia, evaluar la longitud de la cola y el tiempo de espera de los vehículos, medir la distancia de los vehículos desde las intersecciones y considerar los tiempos de espera acumulados de las colas de vehículos cortas. Se implementaron dos tipos distintos de sistemas de control de tráfico difuso inteligente basados en agentes para su comparación: uno que implica la colaboración entre un agente y su(s) agente(s) vecino(s) inmediato(s) (donde una intersección intercambia datos de tráfico con su(s) intersección(es) vecina(s) inmediata(s)), y el otro implementando un sistema de control de tráfico difuso inteligente basado en agentes no colaborativo (donde la intersección individual no tiene comunicación directa). Tras las simulaciones experimentales, los resultados se compararon con los de los sistemas de control de tráfico difuso inteligente existentes que carecen de un módulo para calcular la distancia de los vehículos desde la intersección. Los resultados demostraron que el sistema propuesto de controladores basados en agentes exhibió un rendimiento superior en comparación con los controladores difusos existentes en términos de indicadores como el tiempo de espera promedio, el consumo de combustible y las emisiones de CO. Por ejemplo, el sistema propuesto redujo el tiempo de espera promedio de los vehículos en una intersección en un 48.65% en comparación con el sistema de control de tráfico difuso inteligente de tres etapas existente. Además, se realizó una comparación entre los sistemas de control de tráfico difuso inteligente basados en agentes que no colaboran y que colaboran, donde la colaboración logró mejores resultados que el sistema no colaborativo. En los experimentos de simulación, surgió una nueva característica interesante: a pesar de la falta de comunicación directa en múltiples intersecciones, las ondas verdes evolucionaron con el tiempo. Esta característica emergente sugiere que los controladores difusos tienen el potencial de evolucionar y adaptarse a los problemas de complejidad del tráfico en entornos urbanos cuando operan en un modo basado en agentes autónomos. Este estudio demuestra que los controladores difusos basados en agentes pueden comunicarse efectivamente entre sí para compartir datos de tráfico y mejorar el rendimiento general del sistema.