Um modelo de gerenciamento microscópico centralizado de tráfego de veículos inteligentes em um segmento de rodovia

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2014
Autor(a) principal: Reghelin, Ricardo
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Curitiba
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/953
Resumo: This work focus on the research area of intelligent transportation systems and urban mobility. It considers a scenario where the roadside infrastructure is capable of monitoring traffic composed by 100% of intelligent vehicles that do not rely on drivers to be guided. The main contribution of this work is the development of a mathematical solution to optimize the centralized management of intelligent microscopic vehicular traffic in parts (segments) of highway. Therefore an optimization model based on Mixed Integer Linear Programming (MILP) is presented. The model determines individual trajectories plans of vehicles in a traffic evolution. The objective is to reduce the travel time individually and ensure traffic flow. The model considers essential components of the dynamic highway system, such as, topography of the lane, traffic rules and acceleration curve for each vehicle. Many traffic situations are considered, such as, overtaking, slopes, obstacles and speed reducers. The results indicated an average of 20.5 seconds to calculate a scenario with 6 vehicles and 11 time intervals. As the MILP model has no solution in acceptable computational time for real application, it is proposed an algorithm based on heuristic simulation which seeks to reduce the computation time at the expense of optimality of the solution. The algorithm reproduces the behavior of a driver who always tries to maintain a preselected velocity value, and is therefore forced to overtake other vehicles when blocked along the path. The result of the algorithm has additional importance because it serves as a reference for solving the problem of priority when overtaking. New indicators for microscopic evaluation of quality traffic are also proposed. Finally, test results are presented on simulations to evaluate and validate the model and algorithm.
id UTFPR-12_0b2f47d9cc52b683881217223aa4981f
oai_identifier_str oai:repositorio.utfpr.edu.br:1/953
network_acronym_str UTFPR-12
network_name_str Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
repository_id_str
spelling Um modelo de gerenciamento microscópico centralizado de tráfego de veículos inteligentes em um segmento de rodoviaSistemas inteligentes de veículos rodoviáriosVeículos - Controle automáticoOtimização matemáticaProgramação linearAlgorítmosRobôsInteligência coletivaMétodos de simulaçãoEngenharia de tráfegoIntelligent transportation systemsVehicles - Automatic controlMathematical optimizationLinear programmingAlgorithmsRobotsSwarm intelligenceSimulation methodsTraffic engineeringThis work focus on the research area of intelligent transportation systems and urban mobility. It considers a scenario where the roadside infrastructure is capable of monitoring traffic composed by 100% of intelligent vehicles that do not rely on drivers to be guided. The main contribution of this work is the development of a mathematical solution to optimize the centralized management of intelligent microscopic vehicular traffic in parts (segments) of highway. Therefore an optimization model based on Mixed Integer Linear Programming (MILP) is presented. The model determines individual trajectories plans of vehicles in a traffic evolution. The objective is to reduce the travel time individually and ensure traffic flow. The model considers essential components of the dynamic highway system, such as, topography of the lane, traffic rules and acceleration curve for each vehicle. Many traffic situations are considered, such as, overtaking, slopes, obstacles and speed reducers. The results indicated an average of 20.5 seconds to calculate a scenario with 6 vehicles and 11 time intervals. As the MILP model has no solution in acceptable computational time for real application, it is proposed an algorithm based on heuristic simulation which seeks to reduce the computation time at the expense of optimality of the solution. The algorithm reproduces the behavior of a driver who always tries to maintain a preselected velocity value, and is therefore forced to overtake other vehicles when blocked along the path. The result of the algorithm has additional importance because it serves as a reference for solving the problem of priority when overtaking. New indicators for microscopic evaluation of quality traffic are also proposed. Finally, test results are presented on simulations to evaluate and validate the model and algorithm.Este trabalho insere-se na área de pesquisa de sistemas de transporte inteligente e mobilidade urbana buscando um cenário onde a infraestrutura rodoviária é capaz de monitorar um tráfego exclusivo de veículos inteligentes que não dependem de motoristas para serem guiados. A principal contribuição do trabalho é o desenvolvimento de uma solução matemática para otimizar o gerenciamento microscópico centralizado do tráfego de veículos inteligentes em trechos (segmentos) de rodovia. Para isto é apresentado um modelo de otimização baseado em Programação Linear Inteira Mista (MILP), que determina um plano ótimo de trajetórias individuais dos veículos em uma evolução de tráfego. O objetivo é reduzir o tempo de viagem individualmente e assegurar fluidez do tráfego. O modelo considera componentes essenciais do sistema dinâmico viário como topografia da pista, regras de trânsito e a curva de aceleração máxima de cada veículo. São contempladas várias situações de tráfego, tais como ultrapassagens, inclinação na pista, obstáculos e redutores de velocidade. Os resultados indicaram uma média de 20,5 segundos para o cálculo de um cenário com 6 veículos e 11 intervalos de tempo. Como o modelo MILP não tem solução em tempo computacional aceitável para aplicação real, também é proposto um algoritmo de simulação baseado em heurísticas o qual busca reduzir esse tempo de cálculo em detrimento da otimalidade da solução. O algoritmo reproduz o comportamento de um motorista que tenta manter sempre um valor de velocidade escolhido previamente, e por isso é forçado a ultrapassar outros veículos quando obstruído ao longo do trajeto. O resultado do algoritmo tem importância adicional, pois serve de referência para resolver o problema da prioridade nas ultrapassagens. Também são propostos novos indicadores para a avaliação microscópica de qualidade de tráfego. Finalmente, são apresentados resultados de testes em simulações a fim de avaliar e validar o modelo e o algoritmo.Universidade Tecnológica Federal do ParanáCuritibaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática IndustrialArruda, Lúcia Valéria Ramos deReghelin, Ricardo2014-11-04T17:09:56Z2014-11-04T17:09:56Z2014-05-29info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfREGHELIN, Ricardo. Um modelo de gerenciamento microscópico centralizado de tráfego de veículos inteligentes em um segmento de rodovia. 2014. 110 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2014.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/953porreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccess2015-03-07T06:19:05Zoai:repositorio.utfpr.edu.br:1/953Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestriut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.bropendoar:2015-03-07T06:19:05Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
dc.title.none.fl_str_mv Um modelo de gerenciamento microscópico centralizado de tráfego de veículos inteligentes em um segmento de rodovia
title Um modelo de gerenciamento microscópico centralizado de tráfego de veículos inteligentes em um segmento de rodovia
spellingShingle Um modelo de gerenciamento microscópico centralizado de tráfego de veículos inteligentes em um segmento de rodovia
Reghelin, Ricardo
Sistemas inteligentes de veículos rodoviários
Veículos - Controle automático
Otimização matemática
Programação linear
Algorítmos
Robôs
Inteligência coletiva
Métodos de simulação
Engenharia de tráfego
Intelligent transportation systems
Vehicles - Automatic control
Mathematical optimization
Linear programming
Algorithms
Robots
Swarm intelligence
Simulation methods
Traffic engineering
title_short Um modelo de gerenciamento microscópico centralizado de tráfego de veículos inteligentes em um segmento de rodovia
title_full Um modelo de gerenciamento microscópico centralizado de tráfego de veículos inteligentes em um segmento de rodovia
title_fullStr Um modelo de gerenciamento microscópico centralizado de tráfego de veículos inteligentes em um segmento de rodovia
title_full_unstemmed Um modelo de gerenciamento microscópico centralizado de tráfego de veículos inteligentes em um segmento de rodovia
title_sort Um modelo de gerenciamento microscópico centralizado de tráfego de veículos inteligentes em um segmento de rodovia
author Reghelin, Ricardo
author_facet Reghelin, Ricardo
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Arruda, Lúcia Valéria Ramos de
dc.contributor.author.fl_str_mv Reghelin, Ricardo
dc.subject.por.fl_str_mv Sistemas inteligentes de veículos rodoviários
Veículos - Controle automático
Otimização matemática
Programação linear
Algorítmos
Robôs
Inteligência coletiva
Métodos de simulação
Engenharia de tráfego
Intelligent transportation systems
Vehicles - Automatic control
Mathematical optimization
Linear programming
Algorithms
Robots
Swarm intelligence
Simulation methods
Traffic engineering
topic Sistemas inteligentes de veículos rodoviários
Veículos - Controle automático
Otimização matemática
Programação linear
Algorítmos
Robôs
Inteligência coletiva
Métodos de simulação
Engenharia de tráfego
Intelligent transportation systems
Vehicles - Automatic control
Mathematical optimization
Linear programming
Algorithms
Robots
Swarm intelligence
Simulation methods
Traffic engineering
description This work focus on the research area of intelligent transportation systems and urban mobility. It considers a scenario where the roadside infrastructure is capable of monitoring traffic composed by 100% of intelligent vehicles that do not rely on drivers to be guided. The main contribution of this work is the development of a mathematical solution to optimize the centralized management of intelligent microscopic vehicular traffic in parts (segments) of highway. Therefore an optimization model based on Mixed Integer Linear Programming (MILP) is presented. The model determines individual trajectories plans of vehicles in a traffic evolution. The objective is to reduce the travel time individually and ensure traffic flow. The model considers essential components of the dynamic highway system, such as, topography of the lane, traffic rules and acceleration curve for each vehicle. Many traffic situations are considered, such as, overtaking, slopes, obstacles and speed reducers. The results indicated an average of 20.5 seconds to calculate a scenario with 6 vehicles and 11 time intervals. As the MILP model has no solution in acceptable computational time for real application, it is proposed an algorithm based on heuristic simulation which seeks to reduce the computation time at the expense of optimality of the solution. The algorithm reproduces the behavior of a driver who always tries to maintain a preselected velocity value, and is therefore forced to overtake other vehicles when blocked along the path. The result of the algorithm has additional importance because it serves as a reference for solving the problem of priority when overtaking. New indicators for microscopic evaluation of quality traffic are also proposed. Finally, test results are presented on simulations to evaluate and validate the model and algorithm.
publishDate 2014
dc.date.none.fl_str_mv 2014-11-04T17:09:56Z
2014-11-04T17:09:56Z
2014-05-29
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv REGHELIN, Ricardo. Um modelo de gerenciamento microscópico centralizado de tráfego de veículos inteligentes em um segmento de rodovia. 2014. 110 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2014.
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/953
identifier_str_mv REGHELIN, Ricardo. Um modelo de gerenciamento microscópico centralizado de tráfego de veículos inteligentes em um segmento de rodovia. 2014. 110 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2014.
url http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/953
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Curitiba
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
publisher.none.fl_str_mv Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Curitiba
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
instacron:UTFPR
instname_str Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
instacron_str UTFPR
institution UTFPR
reponame_str Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
collection Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
repository.mail.fl_str_mv riut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.br
_version_ 1850498301025058816