Un algoritmo podría disminuir los atascos de tráfico

Cómo se forma un atasco de tráfico no es un misterio, la causa normal (excluyo un accidente o una avería, aunque en el fondo es lo mismo, un vehículo que interrumpe la circulación en un carril) es que pretenden pasar por una vía, en un determinado momento, un número mayor de vehículos que la capacidad de la misma, y quien dice vía puede decir también cruce, semáforo o rotonda.

La capacidad de una vía se mide como flujo, es decir, número de vehículos que pueden pasar a la hora, y por carril. De ahí que cuantos más carriles, menor es la probabilidad de que sufra un atasco esa vía. La capacidad de una vía es un valor conocido, y está tabulado, o bien se obtiene mediante una fórmula matemática.

Esa fórmula introduce factores de correción, por ejemplo por una mayor o menor presencia de vehículos pesados, entre otros. La capacidad de la vía depende también de la velocidad de la misma, con un máximo en torno a los 80 – 90 km/h. Esto es fácil de entender, a mayor velocidad que esta, hay que aumentar la distancia de seguridad entre los vehículos, y por tanto caben menos por cada kilómetro de carril.

Flujos de tráfico típicos

Lo habitual es considerar que se pueden producir tres tipos de flujo en el tráfico:

Flujo libre, es decir, circulación normal. La densidad es baja, circulan pocos vehículos, y estos pueden hacerlo a la velocidad máxima, sin ningún tipo de problema.
Flujo sincronizado, es decir, circulación densa. El número se vehículos se acerca al máximo que puede soportar la vía, y estos se ven obligados a circular a velocidades muy similares unos de otros, y a una distancia de seguridad casi constante.

Flujo lento con paradas, es decir, congestión, atasco. Se ha alcanzado y rebasado el número máximo de vehículos que “caben” en la vía, y se producen paradas intermitentes.

En los últimos años se han desarrollado modelos matemáticos que explican como se produce la transición entre un flujo y otro. Sabiendo esto, se puede intentar buscar una solución al atasco de tráfico una vez que este se ha producido. El objetivo es conseguir que salgan más vehículos de la vía que los que están llegando.

El algoritmo de la Universidad de Corea

Hyun Keun Lee y Beom Jun Kim, de la Universidad de Corea, en Corea del Sur, han desarrollado un algoritmo, más concretamente un autómata celular, que permita disolver el atasco de manera automática. Este modelo matemático tiene en cuenta el comportamiento de los conductores, que puede ser de dos tipos.

El conductor defensivo es aquel que deja más distancia de seguridad con el vehículo que le precede de la estricta y necesaria, y el conductor optimista es aquel que deja menos distancia de seguridad. Lo de optimista viene porque este tipo de conductor piensa que podrá detener el vehículo, en menos metros que los que las leyes de la física establecen en caso de frenada.

Pues bien, el modelo matemático también considera el exceso de velocidad, o las aceleraciones y/o frenazos bruscos. Y además de todo esto, se incluye el componente más importante, todos los coches deben compartir los datos de posición y velocidad con sus vecinos, mediante un sistema de comunicación local, muy similar al que os contamos en el sistema de Ford CoCarX.

Con todos estos elementos, cuando la unidad electrónica de los coches que vienen por detrás y están a punto de llegar a un atasco, recibe la notificación del atasco unos kilómetros más adelante, reacciona indicando al conductor, o incluso tomando la medida directamente, que hay que aumentar la distancia de seguridad y reducir la velocidad.

Así los coches que van a llegar al atasco, y por tanto hacerlo aún más grande, retrasarán su llegada. Al mismo tiempo, la unidad electrónica de los coches que están en el frente del atasco, y pueden salir de él, reacciona indicando al conductor, o de nuevo tomando la medida directamente, que debe acelerar y optimizar la distancia de seguridad hasta el mínimo necesario, así saldrán los coches más rápido.

El control de velocidad adaptativo es necesario

Por tanto si salen más rápido del atolladero, y llegan más despacio nuevos coches a este, el atasco se disuelve. Claro, hasta cierto límite, ya que esta medida juega con la holgura de capacidad que permite una vía al variar la velocidad de paso. Para maximizar los beneficios de este sistema, los coches deberían ir equipados también con un sistema de control de velocidad adaptativo, con mantenimiento automático de la distancia de seguridad.

Este sistema no requiere de un control centralizado, sino que funciona con las unidades independientes de cada vehículo. Claro que a día de hoy, todavía son muy pocos los coches que equipan de serie, ni tampoco como opción, un sistema de control de velocidad adaptativo. Como véis se trata de un paso hacia la conducción semiautónoma.