UNIVERSIDAD DISTRITAL Francisco José de Caldas Facultad Tecnológica Formato para Propuesta de Proyecto de Grado de Ingeniería en Telecomunicaciones TITULO PROPUESTA IMPLEMENTACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO EN EL MARCO DEL CONVENIO INTERADMINISTRATIVO ENTRE LA SECRETARIA DE MOVILIDAD Y LA UNIVERSIDAD DISTRITAL PROPONENTES JORGE DAVID MONTAÑA REYES Código: 20092273031 DIRECTOR ING. REFERENCIA AL CONSEJO Con la elaboración de este proyecto se busca el mejoramiento y desarrollo de un sistema de control de tráfico existente que fortalezca los aspectos académicos y prácticos acerca de la semaforización electrónica DATOS DE ENLACE E-mail: davidmonxp@hotmail.com Código del Documento: Versión del Documento: 1 Código Documento: Espacio Exclusivo Consejo Curricular APROBADO MODIFICAR RECHAZADO
HOJA DE ACEPTACIÓN IMPLEMENTACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO EN EL MARCO DEL CONVENIO INTERADMINISTRATIVO ENTRE LA SECRETARIA DE MOVILIDAD Y LA UNIVERSIDAD DISTRITAL Observaciones. Nombre y Firma Director del Proyecto Nombre y Firma Evaluador del Proyecto Vo.Bo. Metodología
Fecha De Presentación: Noviembre de 2010 INFORMACIÓN GENERAL DEL PROYECTO Título: IMPLEMENTACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO EN EL MARCO DEL CONVENIO INTERADMINISTRATIVO ENTRE LA SECRETARIA DE MOVILIDAD Y LA UNIVERSIDAD DISTRITAL Estudiantes Proponentes: JORGE DAVID MONTAÑA REYES CÓD.: 20092273031 Total de Estudiantes (número): 1 Nombre del Grupo de Investigación: GITISC Línea de investigación: Representante Legal: Cedula de ciudadanía: Entidad: Universidad Distrital Francisco José de Caldas Facultad Tecnológica Tipo de Entidad: Universidad Pública: X Universidad Privada: Instituto de Investigación: Centro de Investigación Privado: Organizaciones Gubernamentales: ONG: Centro de Investigación Privado: Organizaciones Gubernamentales: ONG: Empresa, Centro Empresarial o Gremio de la Producción Dirección: Transversal 70 B N. 73 a 35 sur Teléfono: 7311531 Fax: Correo Electrónico: factecnologica-uinv@udistrital.edu.co Sede de la Entidad: Facultad Tecnológica Nit: 899999001-7 Ciudad: Bogotá Departamento: Cundinamarca Tipo de contribuyente: Entidad de derecho público X Entidad de economía mixta Entidad industrial y comercial del estado Lugar de Ejecución del Proyecto: Bogotá Colombia, Transversal 70 B N. 73 a 35 sur Ciudad: Bogotá Departamento: Cundinamarca Duración del Proyecto (meses): 6 meses Tipo de Proyecto: Investigación Básica: Investigación Aplicada: Desarrollo Tecnológico o Experimental: Valor del proyecto: $ 12.100.000 Descriptores / Palabras claves: SIT,controlador semaforico,plan de señales
Observaciones: RESUMEN EJECUTIVO Teniendo en cuenta que las grandes ciudades del mundo cuentan con un ITS (Sistema Inteligente de Transporte) y en la ciudad de Bogotá DC una de las problemáticas a solucionar consiste en el manejo inteligente del tránsito en las cada una de las intersecciones que dentro de la actual red semafórica de la ciudad un ITS no es soportado por los controladores de tráfico instalados. Bogotá actualmente cuenta con tres centrales de control de tráfico que manejan seis zonas en las cuales se encuentran distribuidos 961 equipos de control de tráfico que comandan 1158 intersecciones semaforizadas. Este sistema existente presenta la necesidad de una actualización tecnológica eficiente que permita una integración de servicios para una óptima movilidad tales como centros de gestión de transito, sistemas caza infractores, reportes de movilidad, tráfico actuado, monitoreo de seguridad e integración de las entidades entre las más importantes, que permita a la cuidad evolucionar en el manejo de la movilidad y el tránsito hacia un sistema inteligente (ITS). Dadas estas condiciones el Grupo de Investigación en Tráfico Inteligente y Seguridad Ciudadana dentro de sus propósitos de investigación y desarrollo plantea un sistema de control de tráfico semaforizado que abra las puertas de una evolución hacia un ITS para la cuidad de Bogotá D. C., que se presenta como una alternativa que le permita a la cuidad y la industria colombiana presentar 3. soluciones DESCRIPCIÓN de alta calidad DEL PROYECTO y confiabilidad.
3.2 Usuarios directos e indirectos potenciales de los resultados de la investigación: Con la elaboración de este proyecto se busca el mejoramiento y desarrollo de un sistema de control de tráfico existente que fortalezca los aspectos académicos y prácticos acerca de la semaforización electrónica. 3.3 Impacto Esperado. 3.3.1 Impacto Social Un SIT permitirá un manejo integral del trafico con lo cual se mejoraran los tiempos de desplazamiento, permitirá tener información actualizada del estado de tráfico en la ciudad y le dará la opción al ciudadano tomar la decisión de optar por las rutas menos congestionadas. 3.3.2 Impacto Económico El mejoramiento en los tiempos de desplazamiento por la ciudad tendrá como resultado una mayor productividad en cuanto el tiempo no se pierde en congestionamientos de tráfico y permitirá un ahorro en el consumo de combustibles, entre las más importantes. 3.3.3 Impacto Tecnológico Desde el punto de vista de la academia el hecho que se desarrolle un equipo de control de tráfico permitirá generar el conocimiento necesario para que la investigación y el desarrollo tecnológico en el campo de la semaforización y el control de tráfico despierte el interés tanto de la academia como de la industria y de la posibilidad de implantar normatividad y estándares de calidad terminando con la hegemonía que han venido teniendo las multinacionales en el curso de las decisiones tecnológicas en el campo del control automático de tráfico. 3.4 MARCOS DE REFERENCIA 3.4.1 Marco Teórico La semaforización nace gracias a la necesidad de prestar seguridad y agilidad en el tráfico de las intersecciones, el hecho que exista un ente regulador de tráfico asegura que el manejo de la movilidad a nivel de intersecciones con un volumen significativo de trafico pueda ser controlado, al igual que se puede tener acceso a coordinaciones y manejo de corredores viales permitiendo bajar los tiempos de desplazamiento dentro de una localidad. De acuerdo al diccionario de la real academia de la lengua española la palabra "semáforo" es de origen griego. Viene de sema (señal) y phorus (llevar), es decir que un semáforo "lleva las señales. Dentro de una reseña histórica de su evolución cabe nombrar el primer controlador semafórico diseñado por el británico J.P. Knight quien en 1868 diseño un equipo mecánico basándose en los usados en los ferrocarriles
El cual fue instalado el 10 de diciembre del mismo año en el Reino Unido, el primer semáforo eléctrico fue instalado en ciudad de Cleveland, Estados Unidos, el 4 de agosto de 1914. En Colombia la semaforización llego en la tercera década del siglo XX dentro de la red de las carreras decima y séptima en Bogotá, pero su verdadero avance se dio en la década del setenta. En 1972, Bogotá estaba semaforizada mediante equipos electromecánicos que se conocían como red blanca, ubicados en el centro de la intersección y los cuales se manejaban localmente. Desde 1990 la Empresa de Teléfonos asumió el manejo de la semaforización electrónica porque la red y la parte técnica eran complementarias con la red de teléfonos. Entonces se establecieron tres centros de control: en Muzú, Paloquemao y El Chicó. En 1991, mediante decreto 265, se creó la autoridad única de tránsito y le transfirió el programa a la Secretaría de Tránsito y Transporte. Luego se hizo el convenio interinstitucional entre la Alcaldía Mayor, las Secretarías de Tránsito y de Hacienda y la Empresa de Telecomunicaciones con el fin de asegurar el mantenimiento de los semáforos. Dentro de las tecnologías que convergen en la semaforización electrónica en el Distrito encontramos equipos tales como: Equipo de Control de Tráfico Siemens GE/MP: Equipo apto para puntos de confluencia medianos y pequeños Data de mediados de la década del 70 (1975) Programación por medio de una memoria matricial a ritmo de un segundo para la duración de las señales. La programación se lleva a cabo usando un impreso de diagnostico y por medio manual usando una técnica conocida como Colocación de tornillos a diodo. Se interconecta con el CENTRO DE CONTROL DE TRAFICO mediante instrucciones usando el protocolo de comunicaciones BEFA8, el cual se basa en escalonamientos de corriente y de polaridades, haciendo uso de cuatro hilos de cobre, lo cual incluye identificación de fallo de conexión u obstrucción del canal. Maneja 1 programa de conexión, 1 programa de desconexión y 6 programas de señalización (como máximo). Este equipo recibe instrucciones de cambio de planes y de sincronización del CENTRO DE CONTROL DE TRAFICO pero no envía información de su estado o de fallos posibles. Equipo de Control de Tráfico Siemens MR Es un equipo de quinta generación desarrollado especialmente para América Latina y lejano Oriente. Data de mediados de la década del 90 (1995). Este equipo ya es altamente digital, como unidad central de procesos un microcontrolador, contiene un archivo de eventos conocido como LOGBOOK, la programación se hace por medio de una terminal computarizada directamente sobre el equipo. Para interconexión con el centro de control maneja dos formas distintas de comunicación, Sistema SF el plan señalización corre dentro de una computadora central y envía pulsos de avance y sincronización a las
UNIDADES DE CONTROL LOCAL MR, la UNIDADAD DE CONTROL LOCAL está alimentado por un set de instrucciones que junto con los pulsos enviados por la computadora central forman el programa ejecutado en la calle, este sistema usa los hilos de cobre necesarios de acuerdo al número de mensajes de falla tenidos en cuenta, se comunica con la central por medio de protocolo BEFA8,8X. Sistema SV este sistema requiere un procesamiento de los programas de señalización de manera local, es decir los programas de señalización se encuentran alojados dentro de la memoria de la UNIDADAD DE CONTROL LOCAL MR y su procesador está en la posibilidad de generar el programa ejecutado en 7 la calle, este tipo de funcionamiento requiere una alimentación remota a través de del protocolo de comunicaciones BEFA15. La UNIDADAD DE CONTROL LOCAL MR permite operaciones en grupo de hasta máximo 25 equipos donde un maestro controla los demás permitiendo manejo de trafico sincronizado, esta conexión se lleva a cabo por medio de pares de cobre. La conexión en grupo y la coordinación con la central de tráfico permite el manejo de olas verdes. Permite el manejo de hasta 8 planes estáticos alimentados en la memoria con un ciclo máximo de 255 seg. Gobernados por un reloj interno el cual puede ser sincronizado a través de un pulso enviado por la central. Permite el monitoreo de interconexión con la central de control, seguridad de rojos y verdes conflictivos. Equipo de Control de Trafico Siemens Sitraffic C800V El Sitraffic C800v es un equipo adaptativo a las condiciones de cada intersección. De fácil manejo, mantenimiento y confiabilidad. Data de finales de la década del 90 (1999). Consta de una unidad central de proceso de 32 bits y la memoria puede expandirse hasta los 9 Mb, para asegurar la confiabilidad contra fallos maneja dos procesadores independientes, tiene comunicación periférica vía serial con diferentes dispositivos tales como equipos de monitoreo, equipos de programación y unidades de mando entre otros. Maneja un máximo de 48 grupos de señales por intersección semaforizada. Maneja interconexión con la central de tráfico usando protocolo BEFA 12/15/16 por medio de pares de cobre. Puede operar desde el centro de control SV, SF/EP, SF/SF; en modo local, en modo manual, en mando coordinado y en automático. Permite el monitoreo de interconexión con la central de control, seguridad de rojos, tiempo mínimo de verde y verdes conflictivos. El recorrido de los planes de señalización se puede llevar a cabo con recurrencia de 1 o 2 segundos lo cual permite una optimización en el uso de la memoria de programa. La interconexión entre el CENTRO DE CONTROL DE TRAFICO y las UNIDADES DE CONTROL LOCAL se hace mediante el uso de pares telefónicos punto a punto, enlaces que tiene un estimado máximo de 10 Km. Actualmente la ciudad de Bogotá cuenta con tres centrales de control y monitoreo, 961 equipos para controlar un total de de 1158 intersecciones, los cuales son del proveedor SIEMENS distribuidos así (fuente planeamiento de tráfico Convenio interadministrativo 1438/09 entre la Secretaria Distrital de Movilidad-Universidad Distrital Francisco José de Caldas):
MR: 235 equipos 0 V: 164 equipos 5.4. El equipo de control de tráfico LOKY V2 El equipo de control de tráfico LOKY V2 fue desarrollado por el Grupo de Investigación en Trafico Inteligente y Seguridad Ciudadana (GITISC) de la universidad Distrital Francisco José de Caldas. Presenta las siguientes características: El diseño del equipo de control es totalmente modular y cumple con la funcionalidad NEMA TS2. La etapa de potencia está equipada para el manejo de dos grupos vehiculares o peatonales con seis salidas que soportan de 50w a 240V, posee microcontrolador y sensores de consumo que se encargan de el conteo de lámparas a cargo por cada salida y la verificación de las mismas, su firmware está elaborado de tal manera que evita conflictos de acuerdo con la estructura dada en la intersección a controlar, poderosa interfaz de comunicación bajo el protocolo RS485 programable y parametrizable. La interfaz de comunicación entre la computadora y las tarjetas de potencia, administra el tráfico de datos haciendo esta tarea segura frente a las pérdidas de información.
2.5 Objetivos Objetivos generales Actualizar y mejorar el Sistema de Control de Tráfico con marco en el proyecto de semaforización del Grupo de Investigación en Tráfico Inteligente y Seguridad Ciudadana (GITISC). Objetivos específicos: Reconocer las topologías de controladores de tráfico existentes, teniendo en cuenta el tipo de semáforos soportados el manejo de tiempos en ejecución de los planes de señales y de conectividad a un ITS. Reconocer las topologías industriales de control de procesos en tiempos fijos y variables con el fin de encontrar la más pertinente para el desarrollo de la investigación y posterior prototipo. Reconocer el sistema existente de control de tráfico LOKY y adaptarlo a las necesidades de la ciudad de Bogotá DC Proponer un sistema modular, de fácil mantenimiento, con acceso grafico a la información y que cumpla con la normatividad colombiana para semaforización electrónica de acuerdo al Manual de planeación y diseño para la administración del tránsito y transporte de la STT de Bogotá DC.
METODOLOGÍA PROPUESTA 6.1 Actividades Se desarrollaran actividades secuenciales para cumplir lo propuesto en los objetivos 6.1.1 Documentación Búsqueda de información fiable que genere bases conceptuales fuertes que soporten el desarrollo del proyecto.
6.1.3 Implementación Esta actividad comprende diferentes aspectos. Diseño: Elaboración de un sistema que contenga modelos teóricos, matemáticos y las simulaciones que permitan comprobar a groso modo posibles resultados. Selección de equipos y componentes: De acuerdo al diseño propuesto se escogen los equipos y componentes de acuerdo a parámetros de calidad, costo beneficio y que superen medianamente las necesidades requeridas. Implementar: Es el proceso de integrar todos los componentes y equipos para lograr que el sistema se ajuste a las necesidades, luego se realizaran las pruebas correspondientes. Análisis y Pruebas finales: Se realizan las pruebas finales y ajustes de funcionamiento dentro de la implementación. Se desarrollara un análisis del proceso del sistema, la implementación y todo el proceso que conllevo la ejecución de las tecnologías. Documentación final: Se realiza un trabajo escrito que documente los resultados obtenidos, pruebas de funcionamiento, análisis, desarrollo y la investigación realizada. Esto se hace con el fin de dar a conocer a toda la comunidad académica los resultados del proyecto.
6.2 Diseño Del Sistema. Reconocimiento del sistema de control de tráfico de la ciudad de Bogotá DC: Para reconocer las necesidades de la ciudad de Bogotá en el tema de control inteligente de tráfico es necesario tener una visión general del estado actual de la red semafórica. Lo anterior permitirá un panorama claro acerca de los alcances y limitaciones del mismo gracias a lo cual se puede generar un plan de trabajo de acuerdo a las necesidades del sistema. Dentro de esta etapa es necesario también reconocer los sistemas de control de tráfico de otras ciudades con el fin de tener referencia de los avances en el país en los temas de ITS aprendiendo de la experiencia de dichas ciudades y enmarcándolas dentro del contexto de un futuro ITS para la cuidad de Bogotá DC. Recopilación de información acerca de normatividad sobre control de tráfico: La necesidad de recopilar bibliografía acerca de la normatividad existente permitirá que el sistema desarrollado cumpla con las exigencias de las autoridades reguladoras del tema de transito y transporte. Esta reglamentación se convertirá en las características básicas del sistema. Reconocimiento del controlador de tráfico LOKY: En esta etapa es necesario llevar a cabo un estudio del sistema existente LOKY con el fin de conocer sus fortalezas y analizar frente a las necesidades de la ciudad de Bogotá DC los desarrollos y las mejoras que necesita. Esta etapa es la base principal de la investigación ya que el sistema de control de tráfico inteligente LOKY es el sistema que será mejorado y adaptado de acuerdo a la normatividad de la Secretaria Distrital de Movilidad en semaforización. Diseño de las mejoras equipo de control de tráfico: Se mejorara el equipo de control de tráfico que contara con dos grandes elementos tecnológicos, un componente de Software el cual tendrá como tarea la coordinación y ejecución de los planes de señales, el control y monitoreo de todas las variables del equipo, igualmente tendrá como tarea la interconexión con central y el manejo de la información en general. Un segundo elemento de Hardware el cual se encargara de ejecutar las órdenes de control y la toma de variables del sistema, igualmente manejara la primera línea de seguridad de señales. Implementación de las mejoras equipo de control de tráfico: En esta etapa se implementara el sistema tanto a nivel de Hardware como de Software usando tecnología de montaje superficial para el componente de Hardware, igualmente se le realizaran las pruebas preliminares al sistema teniendo en cuenta variables como confiabilidad, manejo de corriente, calibración de sensores y bus de comunicaciones interno.
variables como confiabilidad, manejo de corriente, calibración de sensores y bus de comunicaciones interno. Pruebas de laboratorio El equipo será sometido a pruebas de funcionamiento en condiciones de laboratorio entre las cuales se encuentre carga del plan de señales, planes de conexión y desconexión, seguridad de señales y comportamiento con diferentes tecnologías de luminarias. Para esta etapa se montara en laboratorio una intersección vehicular de mínimo cuatro grupos y se monitoreara su comportamiento. Presentación del equipo de control de tráfico ante la Secretaria Distrital de Movilidad: En esta etapa el equipo ya probado será presentado ante las entidades relacionadas con el control de tráfico para su análisis y aprobación con el fin de poderlo instalar en una intersección de pruebas en la ciudad de Bogotá DC, entre las pruebas que tiene que ser presentadas están: Manejo del planeamiento de tráfico. Planes de conexión y desconexión. Seguimiento de tiempos de ejecución del planeamiento y sincronismos. Seguridad de señales por ausencia de rojos. Seguridad de señales por verdes conflictivos. Presentación de la información (planes de señales, estado de las luminarias, tipo de luminarias, matriz de conflictos). Instalación y pruebas del equipo de control de tráfico: Una vez el equipo sea aprobado se instalara en una intersección que defina la Secretaría Distrital de Movilidad durante un mes monitoreando el desempeño del mismo.
2.8 Resultados Esperados Equipo de control totalmente modular y con la funcionalidad NEMA TS2. Etapa de potencia equipada para el manejo de dos grupos vehiculares o peatonales con seis salidas que soportan 4A a 120V Microcontrolador y sensores de consumo que se encargan del conteo de lámparas por cada salida y la verificación de las mismas, El firmware evita conflictos de acuerdo con la estructura dada en la intersección a controlar, Interfaz de comunicación bajo el protocolo RS485 programable y parametrizable. La interfaz de comunicación entre la computadora las tarjetas de potencia, administra el tráfico de datos haciendo esta tarea segura frente a las pérdidas de información. Capacidad para manejar 1000 fases por grupo en un mismo plan de señales, y cada intersección con hasta 100 planes de señales programables con 100 días especiales o festivos 2.9 Estrategia de Comunicación Informe IEEE Sustentación Final Afiches
2.11 Cronograma de Actividades. Tabla 1: Cronograma De Actividades
3.0 PRESUPUESTO PRESUPUESTO GLOBAL DE LA PROPUESTA POR FUENTES DE FINANCIACIÓN (En Miles de Pesos) RUBROS Univ. Distrital FUENTES Contrapartida TOTAL GASTOS PERSONAL 2400 2400 EQUIPO 0 6500 6500 MATERIALES Y SUMINISTROS 3200 3200 SERVICIOS TÉCNICOS TOTAL 0 12100 12100 Tabla 2: Presupuesto Global INVESTIGADOR AUXILIAR FORMACION FUNCION DENTRO DEL PROYECTO DEDICACION (H/sem) TOTAL JORGE DAVID MONTAÑA Estudiante Ingeniería Desarrollador 20 2400 Tabla 3: Gastos Personal DESCRIPCION Y CUANTIFICACION DE LOS EQUIPOS DE USO PROPIO (en miles de $) VALOR (CONTRAPARTIDA) EQUIPO Computador HP 2000 Total 2000 Tabla 4: Descripción De Equipos Uso Contraparte DESCRIPCIÓN Y CUANTIFICACIÓN DE LOS EQUIPOS DE USO PROPIO (en miles de $) VALOR (CONTRAPARTIDA) EQUIPO Multimetro 150 Generador De Ondas 350 Osciloscopio 4000 Total 1380
Tabla 5: Descripción Equipos MATERIALES Y SUMINISTROS (En Miles De $) MATERIALES VALOR MODULO fpga 1200 CIRCUITO IMPRESO 500 COMPONENTES 500 CARCASA TOTAL 3200 Tabla 6: Descripción Componentes BIBLIOGRAFIA [1]República de Colombia, Ministerio de Transporte, Manual de Señalización Vial, Dispositivos para la regulación de tránsito en calles, carreteras y ciclorutas de Colombia, capitulo 7, Bogotá DC, mayo de 2004. [2]Alcaldía Mayor de Bogotá, D.C. Secretaría de Tránsito y Transporte, Manual de Planeación y Diseño para la Administración del Tránsito y el Transporte, Tomo I. Marco conceptual, capitulo 5, segunda edición, Bogotá DC, octubre de 2005. [3]Siemens, SITRAFFIC C800V, Guía de operación para el controlador C800V y detector LD4. [4] Siemens proyectos industriales, Bastidas Jairo, introducción a los equipos de control de tráfico, Ing. Klaus Banse, Equipo de control de tráfico MR, capacitación equipo de control MR, Bogotá DC. [4] Siemens proyectos industriales, Bastidas Jairo, introducción a los equipos de control de tráfico, Ing. Klaus Banse, Equipo de control de tráfico GE. [4] Siemens proyectos industriales, Bastidas Jairo, Equipo de control de tráfico MP, Bogotá DC. [5] Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Grupo de Investigación en Trafico Inteligente y Seguridad Ciudadana (GITISC), proyecto SCTRADA-SISC. [6] HERNÁNDEZ SAMPIERI ROBERTO, FERNÁNDEZ COLLADO CARLOS, BAPTISTA LUCIO PILAR. Metodología de la investigación. Cuarta edición, Mc- Graw Hill, México D.F., 2007. [7] www.siemensandina.com