Artículo científico: no bloquear la intersección evita congestionamientos de tránsito

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En resumen

En este post les cuento de qué trata mi artículo científico más reciente, en donde utilicé un modelo computacional de tráfico, que yo mismo elaboré, para estudiar las situaciones en las que se producen congestionamientos o atascos totales. La lección importante a conocer es que debemos tratar por todos los medios de no bloquear la intersección cuando no tengamos espacio suficiente para librar un semáforo.

El problema del tráfico

El tráfico es un constante dolor de cabeza, una pérdida de tiempo y de dinero. A todos nos ha tocado estar en una cola que no camina y nos hemos preguntado ¡¿pero qué diablos pasa que esto no avanza?!

Gridlock simple.

Una manera en la que se produce el congestionamiento es cuando en una intersección de dos calles, el semáforo cambia de color pero los que tenían el verde se quedaron bloqueando la intersección porque no pudieron pasar. Ahora su semáforo está en rojo, la calle perpendicular tiene el semáforo en verde pero nadie puede avanzar porque hay carros que lo impiden. Esta situación es una de las más frustrantes, pues se puede evitar si tan solo la gente esperara a tener suficiente espacio enfrente para poder avanzar sin bloquear a los demás. Esto puede generar una configuración de atasco total o gridlock, que es el bloqueo mutuo entre los vehículos. El gridlock más simple se muestra en la figura de la derecha.

Motivado por esa situación, me di a la tarea de investigar modelos matemáticos de tráfico urbano. El tráfico se puede simular en la computadora de muchas maneras. Para mi sorpresa uno de los modelos más simples involucra las fórmulas más sencillas de movimiento acelerado que uno aprende en el colegio. Después de empaparme un poco, construí mi propio modelo y lo utilicé para saber cuál es el efecto de bloquear la intersección y cómo esto conduce al caos vehicular.

Los resultados de mi investigación fueron publicados en la revista International Journal of Modern Physics C y está públicamente disponible en el arXiv.

Conductores cuidadosos y agresivos

Vamos a suponer que existen dos tipos de conductores. El conductor cuidadoso es aquel que nunca bloqueará la intersección, siempre esperará a que haya suficiente espacio enfrente de él para cruzar el semáforo. El conductor agresivo es el que siempre bloqueará la intersección, sin importarle si queda atravesado sin poder pasar.

Un atasco total se forma con un número mínimo de conductores agresivos, mientras que si todos fueran del tipo cuidadoso, jamás se produce un gridlock. En el siguiente video vemos la situación en donde no se forma ningún gridlock porque no se llega a la densidad crítica de vehículos. En esta simulación hay 200 vehículos para una densidad de 40 vehículos por km, en ambos casos.

200 vehículos, densidad = 40 vehículos por km.

El problema aparece durante las horas pico, cuando la cantidad de carros aumenta. En este otro video ahora tenemos 350 vehículos, que hacen una densidad de 70 vehículos por km. En el caso de los conductores cuidadosos el tráfico es lento pero jamás se detiene, mientras que para los agresivos se forma inevitablemente un atasco total que no permite que nadie se mueva.

350 vehículo, densida = 70 vehículos por km.

La lección es evidente: si queremos evitar congestionamientos de tránsito nunca hay que bloquear la intersección.

¿Cuántos conductores agresivos se necesitan para hacer un gridlock?

Esto también se explora en el artículo. La respuesta corta es: muy pocos. En las simulaciones se varió la proporción de conductores agresivos y cuidadosos para saber con cuántos agresivos ya se forma un gridlock. En la gráfica siguiente se muestra el flujo vehicular contra la densidad vehicular. A la izquierda tenemos que solo el 1% de los conductores son agresivos mientra que a la derecha el 3% lo son.

Las diferentes curvas muestran diferentes frecuencias de cruzar en un semáforo. Mientras que con 1% de agresivos todavía existe flujo a altas densidades, vemos que con 3% de conductores agresivos el flujo se hace cero después de una densidad de unos 50 carros por km. Es decir que apenas con 3% de gente que bloquea la intersección ya tenemos un atasco total.

La lección

La primera lección a aprender aquí es que nunca debemos bloquear la intersección. Eso mantiene el tráfico fluyendo y nos evitará atascos innecesarios.

La otra lección va hacia la importancia de la investigación científica. Estudios como este se hacen en otros países y están a cargo de gente que se dedica a analizar el tráfico. Aquí podríamos hacer lo mismo, pero no hay suficientes investigadores científicos para que dediquen su talento a resolver los problemas que tenemos.

Y por último, este modelo de tráfico hace uso de las fórmulas más simples de distancia, velocidad y aceleración. Todo esto en un programa de computadora nos da un modelo realista del tráfico en una ciudad.

2 comentarios

  1. Aparte de los conductores agresivos, has considerado el comportamiento de los semáforos sincronizados (cambian al mismo tiempo) vs semáforos en secuencia?

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