Analytical Approximation of Fuel Consumption and Periodic Behaviors for a Vehicle that Travels Through a Traffic Light Series
Fecha
2019-06-04
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Editor
Universidad EAFIT
Resumen
Descripción
In this paper, we present a piecewise smooth system, that describes the dynamics of a single vehicle moving through a street that has a sequence of lights that turn on and off with a specific frequency. The model presents three dynamic ways: accelerated, decelerated and zero state. Besides, we show the description of the mathematical model used to simulate the system. The simulation was developed under an event-based scheme and implemented in Matlab. To make the numerical analysis, we take as a parameter study the cycle traffic light, which provides benefits to vehicular traffic system due to its configuration is achieved implementing optimization strategies for the phenomenon of green wave and reduces the travel time as the vehicle minimizes the number of stops along the road. Also, the stability was studied for the periodic orbits one and two. Finally, we made an approximation of fuel consumption. We assume that this is proportional to the mechanical energy produced by the motor. From this point of view, it can be concluded that it is possible to apply modeling and simulation strategies based on dynamic systems to understand the complex behaviors associated with the travel of vehicles in a traffic controlled by traffic lights.
En el siguiente artículo, se presenta un sistema suave por tramos que describe la dinámica de un vehículo que se mueve a través de una calle con semáforos que se encienden y apagan con una frecuencia específica. El modelo presenta tres comportamientos dinámicos: acelerado, desacelerado y detenido. Además, se muestra la descripción del modelo matemático utilizado para simular el sistema. La simulación se desarrolló bajo un esquema basado en eventos y se implementó en Matlab. Para realizar el análisis numérico, se toma como parámetro el ciclo de los semáforos, que mejora el sistema de tráfico vehicular debido a que con su configuración se logran implementar estrategias de optimización permitiendo que los vehículos se desplacen en ola verde y reduzcan el tiempo de viaje, minimizando así, el número de paradas a lo largo del camino y reduciendo el consumo de combustible debido a las paradas y aceleradas. Además, se estudió la estabilidad de las órbitas periódicas uno y dos que presenta el modelo de simulación, así como sus implicaciones dinámicas. Finalmente, se presenta una propuesta para calcular el consumo de combustible, asumiendo que es proporcional a la energía mecánica producida por el motor, resulta en una propuesta novedosa que permite a las secretarias de movilidad comprender los comportamientos de los vehículos en vías principales de las ciudades. Desde este punto de vista, se puede concluir que es posible aplicar estrategias de modelado y simulación basadas en sistemas dinámicos para comprender los comportamientos complejos asociados al desplazamiento de los vehículos en una via controlada por semáforos.
En el siguiente artículo, se presenta un sistema suave por tramos que describe la dinámica de un vehículo que se mueve a través de una calle con semáforos que se encienden y apagan con una frecuencia específica. El modelo presenta tres comportamientos dinámicos: acelerado, desacelerado y detenido. Además, se muestra la descripción del modelo matemático utilizado para simular el sistema. La simulación se desarrolló bajo un esquema basado en eventos y se implementó en Matlab. Para realizar el análisis numérico, se toma como parámetro el ciclo de los semáforos, que mejora el sistema de tráfico vehicular debido a que con su configuración se logran implementar estrategias de optimización permitiendo que los vehículos se desplacen en ola verde y reduzcan el tiempo de viaje, minimizando así, el número de paradas a lo largo del camino y reduciendo el consumo de combustible debido a las paradas y aceleradas. Además, se estudió la estabilidad de las órbitas periódicas uno y dos que presenta el modelo de simulación, así como sus implicaciones dinámicas. Finalmente, se presenta una propuesta para calcular el consumo de combustible, asumiendo que es proporcional a la energía mecánica producida por el motor, resulta en una propuesta novedosa que permite a las secretarias de movilidad comprender los comportamientos de los vehículos en vías principales de las ciudades. Desde este punto de vista, se puede concluir que es posible aplicar estrategias de modelado y simulación basadas en sistemas dinámicos para comprender los comportamientos complejos asociados al desplazamiento de los vehículos en una via controlada por semáforos.