Microsimulación de platoons de vehículos autónomos conectados en autopistas

Abstract

Se espera que los vehículos automatizados y conectados (VAC) mitiguen las actuales externalidades negativas del tráfico rodado, por ejemplo, los accidentes, la contaminación y la congestión. Las razones detrás de estas expectativas son dos: primero, los errores humanos asociados tendrán menos peso; segundo, los VAC circularán según estrategias diseñadas específicamente para optimizar el comportamiento del tráfico. El platooning de VAC es una de esas estrategias, especialmente adecuada para el tráfico ininterrumpido en autopistas. Los platoons de VAC podrían mejorar en gran medida el funcionamiento general del sistema vial, ya que los vehículos en platooning podrían circular manteniendo distancias muy cortas y sin comprometer la seguridad, incluso a altas velocidades. Sin embargo, hay muchos factores y situaciones que deben considerarse para que el platooning produzca los beneficios esperados: la tasa de penetración de VAC, la configuración de la infraestructura, las condiciones del tráfico, la calidad de las comunicaciones, los requisitos para y efectos de la formación y disolución de los platoons, o su seguridad y estabilidad.

Este artículo presenta un enfoque microscópico para la modelización de platoons de VAC en autopistas, abordando entre otros los factores anteriores, con el objetivo último de mejorar la capacidad del sistema. Presenta los algoritmos que se han de añadir al software de simulación existente para que se pueda considerar en él este tipo de conducción cooperativa. La bondad de la metodología se ha probado mediante su implementación en el software Aimsun Next y su aplicación a escenarios de tráfico mixto. El contexto de la simulación ha sido una carretera de circunvalación idealizada de tres carriles con una rampa de entrada y otra de salida. El platooning estaba restringido al carril más a la izquierda y se probaron tasas de penetración de VAC entre 0 y 50%. En este contexto, se ha demostrado que el platooning aumenta significativamente la capacidad del tráfico para tasas de penetración superiores al 25%. Como era de esperar, los mejores resultados se obtuvieron con una tasa de penetración del 50%, donde el mayor flujo alcanzó aproximadamente 5.500 veh/h/carril, casi triplicando la capacidad base, y para el cual no se produjeron colas en la rampa de acceso.