Design of Alternative Routing Methods Focused on Pollution Exposure and Their Evaluation Through Agent-Based Simulation

Sergio López López. (2021). Design of Alternative Routing Methods Focused on Pollution Exposure and Their Evaluation Through Agent-Based Simulation. Trabajo Fin de Titulación (TFM). Universidad Politécnica de Madrid, ETSI Telecomunicación.

Abstract:
La contaminación relacionada con el transporte en las ciudades es un problema creciente por su efecto en la salud de los ciudadanos y los pasajeros. En general, la exposición repetida a una contaminación atmosférica elevada se asocia a una reducción de la esperanza de vida y a una mortalidad prematura. Esto es especialmente peligroso en la ciudad de Madrid (Espa ̃na) porque, actualmente, es la ciudad con mayor concentración de NO2 de Europa. Una forma de prevenir esa exposición a altas concentraciones de contaminación es evitar las zonas más contaminadas de la ciudad cuando se viaja por ella. Sin embargo, habitualmente, en un trayecto se suele optimizar el tiempo (en función de la distancia, velocidad y tráfico), o el coste (combustible, peajes), estando estas pol ́ıticas incluidas en los algoritmos clásicos de enrutamiento. Es por eso que en este trabajo se ha analizado un método de encaminamiento alternativo que minimice el nivel de contaminación expuesto. Para ello, se ha dise ̃nado una simulación basada en agentes utilizando la herramienta de simulación SUMO y se ha implantado un algoritmo de encaminamiento que minimiza la exposición a polución de los pasajeros. De este modo, los agentes de la simulación priorizarán las rutas menos contaminadas sobre las más contaminadas. Para evaluar este tipo de pol ́ıticas, se han llevado a cabo simulaciones de diferentes escenarios en la ciudad de Madrid variando las propias pol ́ıticas de enrutamiento con respecto al NO2. Al mismo tiempo, se ha llevado a cabo un análisis del efecto medioambiental (nivel macro) y del efecto sobre los ciudadanos (nivel micro) que dicho enrutamiento provoca. Los resultados muestran que el enrutamiento basado en exposición a polución provoca una distribución de polución más homogénea en toda la ciudad, haciendo que no se superen ciertos umbrales de polución en las principales calles. A su vez, cuanto mayor es el porcentaje de veh ́ıculos que siguen este enrutamiento, la polución recibida de todos los veh ́ıculos de la red disminuye, incluidos los que siguen un enrutamiento estándar. El coste de este enrutamiento se ve reflejado en el aumento de la distancia y el tiempo de los viajes, siendo de un 7% y un 13% de media en los experimentos realizados, respectivamente.