Gestión de recorridos en vehículos de transporte público en Lima mediante sistemas embebidos para mejorar la eficiencia energética

Abstract

La gestión de recorridos en vehículos de transporte público es un proceso mediante el cual se organizan, planifican, controlan y optimizan las rutas de transporte para maximizar el uso de los recursos mejorando la eficiencia y todo lo que conlleva como resultado. En los últimos años se da uso de dispositivos GPS con aplicación de nuevas tecnologías, estos proporcionan información sistematizada y cuantificada de datos que caracterizan los recorridos, sin embargo, no se tiene un modelamiento para una gestión basado en la mejora de la eficiencia energética. La propuesta de gestión desarrollado en la presente tesis permite ver desde el inicio hasta el final la vida y procesos para la obtención de una mejora en la eficiencia energética basado en el modelo de Stackelberg y usando optimización de rutas bajo el algoritmo de Dijkstra. La primera parte consiste en la recopilación, limpieza y estructuración de datos proporcionados por el dispositivo Arduino ensamblado. La segunda parte consiste en el análisis de los datos a través del análisis estadístico y relaciones entre las variables de velocidad y consumo energético. Por último, se desarrolla la gestión de recorridos a través del modelo de Stackelberg analizando la eficiencia energética optando por la ruta de menor consumo por medio del algoritmo de Dijkstra. El modelo de Stackelberg sigue la premisa de un sistema centralizado donde el decisor central tiene el poder de decidir la ruta adecuada y los usuarios responden ajustando su comportamiento y tomando sus propias estrategias, logrando una solución óptima para el sistema. En conclusión, la propuesta de gestión de recorridos en vehículos de transporte publico basado en el modelo de Stackelberg desarrolla una solución viable económicamente y factible por su sencillez, ya que permite mejorar la eficiencia energética en el caso de las rutas estudiadas en 11 %, 4 % y 4 %.

Route management for public transport vehicles is a process through which transportation routes are organized, planned, controlled, and optimized to maximize resource use, improving efficiency and all the resulting benefits. In recent years, GPS devices have been used with the application of new technologies. These provide systematized and quantified information that characterizes routes. However, there is no model for management based on improving energy efficiency.

The management proposal developed in this thesis allows us to view, from beginning to end, the life cycle and processes for achieving improved energy efficiency based on the Stackelberg model and using route optimization under the Dijkstra algorithm. The first part consists of collecting, cleaning, and structuring data provided by the assembled Arduino device. The second part consists of analyzing the data through statistical analysis and relationships between the speed and energy consumption variables. Finally, route management is developed through the Stackelberg model, analyzing energy efficiency by opting for the lowest-consumption route using the Dijkstra algorithm. The Stackelberg model follows the premise of a centralized system where the central decision-maker has the power to decide the appropriate route, and users respond by adjusting their behavior and adopting their own strategies, achieving an optimal solution for the system.

In conclusion, the proposed route management for public transport vehicles based on the Stackelberg model develops an economically viable and simple solution, allowing for energy efficiency improvements of 11 %, 4 %, and 4 % for the routes studied.