Simulación de Sistemas
Descripción del sistema
El sistema diseñado permite validar que opciones son las más viables para la carretera que se está estudiando, es decir, si es necesario reducir la velocidad de los carriles o bien tener vigilancia en la carretera.
Está simulación del sistema nos muestra en que transcurso de la carretera y sobre que carriles se presentan más inconveniente a la hora de transitarla en horas específicas, asimismo, saber el motivo por el cual se presentan dichos inconvenientes. La idea principal es ver cada comportamiento de cada carril según las estadísticas brindadas a partir de un estudio en el cual se va a determinar todo lo que sucede durante los días más hábiles dentro de un periodo de años para de esta manera tener lo necesario para tomar la decisión más idónea para el problema presentado.
El sistema nos mostrará los carros que están circulando por cada carril, el exceso de velocidad de cada vehículo, los choques que transcurren en un día, la probabilidad y el porcentaje de vehículos por día, la semana, además simulado por un año.
Gracias a este sistema el problema que presenta el gobierno podrá ser evaluado y a detalle y tomar la decisión más viable a implementar en dicha carretera.
Descripción del problema
En una avenida principal, entre las 8:00 y 10:00 a.m. horas de principal tráfico, circulan en promedio 15 coches cada 3 segundos con una desviación estándar de 2 coches. El análisis de datos históricos arroja que están normalmente distribuidos. Los coches proceden de una carretera federal que se interconecta con la autopista estatal.
La autopista estatal se compone de 5 carriles, el de tráfico lento, 3 de tráfico limitado y el carril de alta velocidad. Las velocidades máximas permitidas en cada carril son:
Se sabe por medidas históricas previas que el 5 % de los coches que entran lo hacen por el carril de baja velocidad, 20 % usa el segundo carril, 25 % el cuarto carril, 10 % el carril de alta velocidad y el resto se concentra en el carril central (tercer carril).
En general se sabe que solo 30 % de los coches en cada carril respetan el límite de velocidad, mientras que el resto conduce entre un 10 % y hasta un 60 % más de lo permitido. Se asume que todos los automovilistas que conducen con exceso lo hacen con la misma velocidad (no hay velocidad diferenciada por cada coche).
En cada Carril, el conjunto de automovilistas que conducen arriba del 40 % del límite de velocidad cambian de carril al inmediato siguiente, del carril 1 al 2, del 2 al 3, excepto los que conducen en el último carril, que reducen su velocidad y bajan al cuarto carril.
Si en un instante dado, el total de coches que circulan en un carril, quitando los coches que salen e incorporando los coches que entran es por un total de hasta 5 coches, no hay probabilidad de choque. Si es de 6 coches, la probabilidad es de un 50 %, de 7 coches, del 80 %, más de 7 coches hay un choque seguro y participa el 30 % de los coches que en ese momento estén en circulación.
El gobierno estatal tiene fuertes presiones sociales por la cantidad frecuente de choques que se presentan. También las compañías aseguradoras desean se tomen medidas necesarias, pues la siniestralidad es un factor determinante en su negocio.
Se necesita saber el flujo promedio final de coches por carril, cuántos choques pueden ocurrir en promedio a la semana (de lunes a viernes) y decidir si conviene colocar vigilancia o reductores de velocidad que obliguen a los coches bajar la velocidad.
ACTIVIDADES BLOQUE1
PREGUNTA BLOQUE 2
Escriba un programa (puede ser un lenguaje procedimental o una hoja de cálculo para simular el caso).
Simule el tráfico diario en los 5 carriles en cada día de la semana entre las 8:00 y 10:00 am. Con ella obtenga la cantidad de choques que ocurren cada día en esa simulación.
Para cada día por separado, calcule para cada carril la media, mediana, moda, varianza y desviación estándar de choques en tránsito finales.
Mediante una prueba de bondad de ajuste, usando los parámetros estadísticos del paso anterior, sugiera la función de distribución de probabilidad que describa cómo se distribuyen los coches en los 5 carriles al final del reordenamiento.
Marco teórico
La simulación es el arte y ciencia de crear una representación o un sistema para los propósitos de experimentación y evaluación. Además, la simulación ayuda a mejorar y optimizar los sistemas lógicos haciendo a esto más productivo.
Los objetivos de la simulación de procesos es que permite predecir el funcionamiento lógico de diversas situaciones reales o previsibles, también permite la capacidad de analizar las posibles alternativas a la optimización del sistema, sin tener que alterar físicamente el mismo.
Las etapas de un proyecto de simulación de procesos son los siguientes:
La estadística surge de la necesidad de analizar y resumir información, la infinitud de datos que nos rodean, para poder comprender y utilizarla. Es un área de las matemáticas, pero se encuentra su aplicación en muchas áreas de conocimiento tales como medicina, juego, economía doméstica, ecología, tecnología, etc.
También es una herramienta de estudio de un colectivo, para la cual se emplea un método (estadístico) y tiene como objeto establecer predicciones de cambio en relación en un futuro incierto. Por último, la estadística no son sólo los resultados de encuestas, ni el cálculo de unos porcentajes, sino un método científico que pretende sacar conclusiones a partir de unas observaciones hechas.
Computación es el sinónimo de informática. Como tal, se refiere a la tecnología desarrollada para el tratamiento automático de la información mediante el uso de ordenadores. También es un área de conocimiento construidos por disciplinas relativas a la ciencia y la tecnología.
Una de estas ideas que, según leemos en el blog de ciencia de Xataka no funcionaría, es la de construir nuevas carreteras para conseguir mejorar eltráfico. A priori, si el ser humano fuera completamente racional, la ecuación parece lógica: Si hay 1000 coches que circulan por una carretera, y se crea una nueva vía para el mismo trayecto, lo lógico sería pensar que 500 coches irían por cada vía, lo que ocasionaría un tráfico fluido por ambas. Sin embargo, está demostrado que este fenómeno no ocurre, y que lo que pasaría únicamente es que se llenarían ambas vías, es decir, aparecerían nuevos coches para realizar el trayecto. ¿Por qué ocurre este fenómeno? Según el experto en tráfico Frank Quon, la explicación se debe a lo que él denomina como demanda latente, una demanda de uso que, por así decirlo, está dormida, a la espera de poder materializarse cuando las condiciones son las adecuadas. Es decir, gente que, en el escenario tradicional habría elegido utilizar otro medio de transporte (autobús, tren o bicicleta) para llegar 10a su destino, y que ante la nueva infraestructura decide utilizar su coche para ese trayecto. Es decir, un nuevo recurso crearía nuevos incentivos de uso, lo que aumentaría la demanda, y por tanto no serviría de nada para reducir el tráfico.
La ecuación también funciona a la inversa, es decir, a menos carreteras también hay menos tráfico, por el mismo motivo basado en la gestión de expectativas del ser humano.
Por esto es tan importante tener un equilibrio entre las diferentes infraestructuras y medios de transporte, que obliguen a decidir a las personas en función de la eficiencia del mismo para su necesidad concreta, sin crear estímulos adicionales donde no son imprescindibles.
Enlaces:Algoritmo en pseoducódigo
Diagrama de flujo de datos
En el siguiente enlace se puede visualizar el diagrama sin cortes. Ver diagrama
Identificación de parámetros
Los elementos claves para la identificación de parámetros de un sistema son:
Seleccionar una señal de entrada requiere experiencia y conocimiento del tipo del proceso a controlar.
En el control adaptativo los parámetros del proceso cambian continuamente, por ello es necesario que los métodos de estimación actualicen los parámetros recursivamente.
Diseño del experimento de simulación
La simulación como ya se comentó anteriormente fue creada en JavaScript, el sistema se estará ejecutando en un servidor, pero aquí se anexa el enlace de la imagen del código para crear el sistema y el enlace para ejecutar dicho sistema.
Codigo desde GitHub
Herramientas utilizadas:
Ubuntu 16.04.4 LTS (Xenial Xerus)
Para realizar este sistema se ha utilizado el Sistema Operativo Linux con la distribución de Ubuntu en su versión 16.04.4 LTS la cual está basada en la arquitectura de Debian y su fecha de lanzamiento fue el 21-04-2016 con el nombre de código Xenial Xerus. Canonical fue la empresa que está detrás de Ubuntu, está versión de Ubuntu hace mención que el tiempo en la cual le darán soporte serán 5 años después de su lanzamiento oficial como LTS, tanto para la versión de escritorio y servidores.
Sublime Text 3
Es un editor de código el cual soporte varios lenguajes de programación, es decir, podemos escribir sintaxis tanto de JavaScript, C++, Java, SQL, GO, entre muchos otros, el cual nos facilita en la creación de nuestro código en muchos aspectos, uno de ellos es el autocompletado, la marcación de ciertos de las funciones o bien palabras claves del lenguaje, asimismo, se pueden agregar plugins para mejorar el funcionamiento de este. La versión actual 3.0 la cual fue liberada el 13-09-2017 como una versión estable. Dicho programa está escrito en C++ y Python y se encuentra disponible para todo tipo de sistema operativo tanto Mac OSX, Windows y cualquier distribución de Linux, el cual fue creado por los desarrolladores Jon Skinner y Will Bond.
Navegador
Este software no servirá para la ejecución del programa, aquí es importante mencionar que se puede utilizar cualquier navegador web conocido como FireFox, Google Chrome, Microsoft Edge, Opera, Safari, entre muchos más.
Estas son las versiones actuales de algunos navegadores mencionados:
Cabe destacar que inclusive pueden utilizarse aún versiones anteriores ya que las funciones utilizadas en el sistema lo permiten, por ejemplo, versión a partir de 2011.
Otra manera de ejecutar dicho programa sería mediante la terminal, pero para ello es necesarios instalar NodeJS en el equipo, y de preferencia en Windows utilizar PowerShell o bien GitBash derivados. En sistemas Linux o Mac OSX se puede utilizar la propia terminal que tienen estos sistemas.
Lenguajes de desarrollo
JavaScript
Es un lenguaje de programación interpretado, dialecto del estándar ECMAScript. Se define como orientado a objetos, basado en prototipos, imperativo, débilmente tipado y dinámico. La versión actual es ECMAScropt 6 liberada el 17 de junio de 2016 y el fabricante de dicho lenguaje es Netscape Communications Corp.
JQuery
Es una biblioteca multiplataforma de JavaScript, creada inicialmente por John Resig, que permite simplificar la manera de interactuar con los documentos HTML, manipular el árbol DOM, manejar eventos, desarrollar animaciones y agregar interacción con la técnica AJAX a páginas web. Fue presentada el 14 de enero de 2006 en el BarCamp NYC. jQuery es la biblioteca de JavaScript más utilizada. La versión actual estable es la 3.2.1 libera el 20 de marzo de 2017.
HTML
Hace referencia al lenguaje de marcado para la elaboración de páginas web. Es un estándar que sirve de referencia del software que conecta con la elaboración de páginas web en sus diferentes versiones, define una estructura básica y un código (denominado código HTML) para la definición de contenido de una página web, como texto, imágenes, videos, juegos, entre otros. Apple, Mozilla y Opera anunciaron su interés en seguir trabajando en el proyecto bajo el nombre de WHATWG, que se basa en la compatibilidad con tecnologías anteriores.
En 2006, el W3C se interesó en el desarrollo de HTML5, y en 2007 se unió al grupo de trabajo del WHATWG para unificar el proyecto.
CSS
Es un lenguaje de diseño gráfico para definir y crear la presentación de un documento estructurado escrito en un lenguaje de marcado.2 Es muy usado para establecer el diseño visual de los documentos web, e interfaces de usuario escritas en HTML o XHTML; el lenguaje puede ser aplicado a cualquier documento XML, incluyendo XHTML, SVG, XUL, RSS, etcétera. Junto con HTML y JavaScript, CSS es una tecnología usada por muchos sitios web para crear páginas visualmente atractivas, interfaces de usuario para aplicaciones web, y GUIs para muchas aplicaciones móviles (como Firefox OS). Su versión actual es la CSS3, aunque no es recomendable marcarlos como CSS, CSS2, ya que actualmente se van agregando sólo las funcionalidades.
Bootstrap
Es un framework web o conjunto de herramientas de código abierto para diseño de sitios y aplicaciones web. Contiene plantillas de diseño con tipografía, formularios, botones, cuadros, menús de navegación y otros elementos de diseño basado en HTML y CSS, así como, extensiones de JavaScript opcionales adicionales. La actual versión es la 4.0.0 liberada el 18 de enero de 2018 y fue desarrollada por Twitter.
Características del equipo
El software va a estar alojado en la web en el cual el servidor cumple con las siguientes características: