MÉTODO Y SISTEMA INTELIGENTE PARA LA GESTIÓN DE EMERGENCIAS EN TÚNELES DE CARRETERA.
Método para la gestión de una emergencia mediante apoyo para toma de decisiones de seguridad en un túnel de carretera,
que comprende las etapas de: identificar un escenario del túnel de carretera a través de una primera área de evacuación y una segunda área de evacuación, donde la primera es la zona donde se encuentran los vehículos y personas directamente involucradas en la situación de emergencia y las personas en peligro inminente; y la segunda es adyacente a la primera, donde se encuentran los vehículos atrapados; identificar la posibilidad de bidireccionalidad (a'BIDIREC) en el proceso de evacuación de la primera área; calcular: la distancia (dSI) desde la boca contracorriente del túnel hasta el lugar de ocurrencia del incidente; la distancia (d'I1) desde la boca contracorriente del túnel hasta la primera área; la distancia (d'I2) desde la boca contracorriente del túnel hasta el final de la primera área; calcular el número de personas a evacuar; calcular el tiempo de evacuación de una; proponer una decisión adecuada. Sistema inteligente integrado y automatizado.
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201100724.
Solicitante: UNIVERSIDAD DE CANTABRIA.
Nacionalidad solicitante: España.
Inventor/es: CAPOTE ABREU,JORGE ARTURO, ALVEAR PORTILLA,DANIEL, ABREU MENÉNDEZ,ORLANDO, CUESTA JIMÉNEZ,ARTURO, ALONSO GUTIÉRREZ,VIRGINIA.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- G06Q10/00 FISICA. › G06 CALCULO; CONTEO. › G06Q METODOS O SISTEMAS DE PROCESAMIENTO DE DATOS ESPECIALMENTE ADAPTADOS PARA FINES ADMINISTRATIVOS, COMERCIALES, FINANCIEROS, DE GESTION, DE SUPERVISION O DE PRONOSTICO; METODOS O SISTEMAS ESPECIALMENTE ADAPTADOS PARA FINES ADMINISTRATIVOS, COMERCIALES, FINANCIEROS, DE GESTION, DE SUPERVISION O DE PRONOSTICO, NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR. › Administración; Gestión.
- G08B21/00 G […] › G08 SEÑALIZACION. › G08B SISTEMAS DE SEÑALIZACION O DE LLAMADA; TRANSMISORES TELEGRAFICOS DE ORDENES; SISTEMAS DE ALARMA. › Alarmas que reaccionan a una sola condición especificada, indeseable o anormal, y no previstas en otro lugar.
Fragmento de la descripción:
Método y sistema inteligente para la gestión de emergencias en túneles de carretera.
Campo de la invención
La presente invención pertenece al campo de la Ingeniería Industrial, y más concretamente al desarrollo de métodos y sistemas inteligentes para la gestión de emergencias.
Antecedentes de la invención
Actualmente existen Sistemas Inteligentes aplicados a diferentes ámbitos de la sociedad (sistemas de riego o de lavado, sistemas iluminación....), entendiendo éstos como sistemas que tratan de emular las características y comportamientos asimilables a los de la inteligencia humana o artificial.
Dentro del campo del transporte, estos sistemas han sido aplicados para mejorar la operatividad y la seguridad en carreteras urbanas, rurales, ferrocarriles..., ofreciendo soluciones tecnológicas para el cobro automático de peajes e incluso la vigilancia automática de infracciones.
Es posible encontrar en la literatura información estadística no muy extensa relativa a la accidentalidad en túneles de carretera a nivel mundial. Los informes World Tunnel Disasters since 1970 del Institute of Advanced Motorists (IAM), 2008 y The Future of Tunnel Testing: Serious Tunnel Accidents since 1970, del EuroTAP, recogen información acerca de los más importantes incidentes ocurridos en túneles de carretera desde los años 70.
En lo relativo a sistemas de evacuación, tras una revisión de los modelos computacionales de evacuación existentes de sus capacidades, aplicaciones y funcionalidades a partir de la revisión realizada por el NIST (National Institute of Standards and Technology) (Kuligowski, E. D. and Peacock, R. D., 2005. Review of Building Evacuation Models, Technical Note 1471, Natl. Inst. Stand. Technol., Gaithersburg, MD), se concluyó que no existe en la actualidad ningún modelo de evacuación que represente las características específicas de la evacuación en un túnel de carretera.
En cuanto a la toma de decisiones, no se conoce ningún sistema inteligente que se aplique a túneles de carretera optimizando las decisiones a tomar por la persona encargada de gestionar una determinada emergencia.
Por otra parte, en el año 2006 se aprobó en España el Real Decreto 635/2006 (BOE Núm. 126 de 27 mayo de 2006), sobre requisitos mínimos de seguridad en los túneles de carreteras del Estado. En lo relativo a la gestión de situaciones de emergencia, la normativa prescribe la elaboración de un manual de explotación en el que se especifiquen las medidas necesarias para garantizar la seguridad de los usuarios, pero sin especificar los protocolos de actuación integrados en los planes de respuesta a situaciones de emergencia.
Pese a los avances en los medios de prevención y protección instalados en los túneles, la toma de decisiones en las actuaciones necesarias en caso de emergencia es una tarea crítica para la seguridad de los usuarios y puede provocar en la persona encargada de gestionar dichas acciones, una situación de estrés que no le permita tomar las decisiones más óptimas o en el tiempo en el que actuaría en una situación normal.
Resumen de la invención
La presente invención trata de resolver los inconvenientes mencionados anteriormente mediante un método y sistema inteligente, a través del cual el personal encargado de gestionar la seguridad en un túnel de carretera dispone de un sistema inteligente que trabajando a tiempo real, brinda propuestas de decisión adecuadas en dependencia de la emergencia detectada.
Además de la propuesta de decisiones, el sistema realiza un análisis de eventos precedentes similares, en base al análisis estadístico de la accidentalidad en túneles de carretera ofreciendo bajo una probabilidad dada, una estimación del alcance y consecuencias del incidente registrado, en relación al número y lesividad de personas involucradas en el accidente, además de las atrapadas en el túnel.
En el caso de decretarse la necesidad de evacuar el túnel por la gravedad del suceso, el método y sistema realiza una prognosis sobre el tiempo total necesario para proceder a la evacuación total del túnel.
El sistema comprende tres subsistemas independientes: un subsistema de incidentes, un subsistema de evacuación y un subsistema de toma de decisiones.
Concretamente, en un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un método automatizado de gestión de la emergencia mediante el apoyo a la toma de decisiones de seguridad en una situación de emergencia en un túnel de carretera.
El método comprende las etapas de: identificar un escenario del túnel de carretera a través de una primera área de evacuación (Área de Evacuación I) y una segunda área de evacuación (Área de Evacuación II), donde dicha primera área de evacuación es la zona donde se encuentran los vehículos y por lo tanto las personas directamente involucradas en el accidente, así como las personas que se encuentran en peligro inminente por el surgimiento de incendio o vertido de sustancias peligrosas; y dicha segunda área de evacuación es una zona adyacente a la primera área de evacuación, donde se encuentran los vehículos atrapados en el embotellamiento producido por el accidente; identificar la posibilidad de bidireccionalidad en el proceso de evacuación de la primera área de evacuación; calcular la distancia desde la boca contracorriente del túnel hasta el lugar de ocurrencia del incidente; calcular la distancia desde la boca contracorriente del túnel hasta el comienzo de la primera área de evacuación (Área de Evacuación I).
Calcular la distancia desde la boca contracorriente del túnel hasta el final de la primera área de evacuación (Área de Evacuación I); calcular el número de personas a evacuar en la primera área de evacuación y en la segunda área de evacuación; calcular el tiempo de evacuación de cada persona; proponer una decisión adecuada en función de la emergencia detectada.
En otro aspecto de la invención, se proporciona un sistema inteligente integrado para la gestión de la emergencia por un incidente en un túnel de carretera, que comprende: un subsistema de incidentes, configurado para realizar un análisis predictivo del posible desarrollo y consecuencias de una emergencia, donde dicho evento es cualquier accidente, provocado por uno o varios vehículos automotores que transiten por el túnel, que ocasione un daño real o potencial sobre las personas que se encuentren en su interior y eventualmente aconseje la evacuación de éstas; un subsistema de evacuación; y un subsistema de toma de decisiones. El sistema inteligente integrado está configurado para llevar a cabo las etapas del método descrito anteriormente.
Las ventajas de la invención se harán evidentes en la descripción siguiente.
Breve descripción de las figuras
Con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, y para complementar esta descripción, se acompaña como parte integrante de la misma, un juego de dibujos, cuyo carácter es ilustrativo y no limitativo. En estos dibujos:
La figura 1 muestra una posible caracterización de un túnel de carretera, de acuerdo con una implementación de la invención.
La figura 2 muestra un esquema de la zona muerta de la cámara del CCTV (Circuito Cerrado de Televisión) dentro de un túnel, de acuerdo con una implementación de la invención.
La figura 3 muestra un árbol de decisiones para el aviso al personal de explotación de acuerdo con una realización de la presente invención.
La figura 4 muestra un árbol de decisiones para la prevención a los servicios de emergencias, de acuerdo con una realización de la presente invención.
La figura 5 muestra un árbol de decisiones para la activación de los servicios de emergencias, de acuerdo con una realización de la presente invención.
La figura 6 muestra un árbol de decisiones para la necesidad de evacuación, de acuerdo con una realización de la presente invención.
La figura 7 muestra un árbol de decisiones para la bidireccionalidad de la primera área de evacuación, de acuerdo con una realización de la presente invención.
La figura 8 muestra un árbol de decisiones para la cantidad de carriles a cerrar, de acuerdo con una realización de la presente invención.
...
Reivindicaciones:
1. Un método para la gestión de una emergencia mediante el apoyo para la toma de decisiones de seguridad en un túnel de carretera, que comprende las etapas de:
• Identificar un escenario del túnel de carretera a través de una primera área de evacuación (Área de Evacuación I) y una segunda área de evacuación (Área de Evacuación II), donde la primera área de evacuación es la zona donde se encuentran los vehículos y las personas directamente involucradas en la situación de emergencia, así como las personas que se encuentran en peligro inminente por el surgimiento de incendio o vertido de sustancias peligrosas; y la segunda área de evacuación es una zona adyacente a la primera área de evacuación, donde se encuentran los vehículos atrapados en el embotellamiento producido por la situación de emergencia;
• Identificar la posibilidad de bidireccionalidad (a'mathit{BIDIREC}) en el proceso de evacuación de la primera área de evacuación;
• Calcular:
• Calcular el número de personas a evacuar;
• Calcular el tiempo de evacuación de cada persona;
• Proponer una decisión adecuada en función de la emergencia detectada.
2. El método de la reivindicación 1, donde dicha etapa de calcular la distancia desde la boca contracorriente del túnel hasta el lugar de ocurrencia del incidente (dmathit{SI}) se realiza mediante la siguiente expresión:
donde:
dmathit{SI} - es la distancia desde la boca contracorriente del túnel hasta el lugar aproximado de ocurrencia del incidente;
dmathit{CAM}(nmathit{CCTV}) - distancia desde la boca contracorriente del túnel hasta la cámara del CCTV número nmathit{CCVT} (el número de cámara que detecte el incidente de manera automática en el Centro de Control);
δmathit{ZM} - distancia de la zona muerta de la cámara;
δmathit{CCTV} -lugar aproximado del sector del túnel captado por la cámara del CCTV donde ha ocurrido el incidente. Este sector es comúnmente menor o igual a 150 m y es conocido para cada túnel. Si por ejemplo δmathit{CCTV} = 1, el suceso ha ocurrido en la primera mitad del túnel;
ΔCAM - distancia entre cámaras.
3. El método de la reivindicación 2, donde las distancias hasta cada una de las cámaras del túnel desde la boca de entrada se pueden calcular mediante la expresión:
donde:
dmathit{CAM}1 - representa la distancia entre la boca contracorriente del túnel hasta la primera cámara del CCTV;
Δmathit{CAM} - distancia entre las cámaras del túnel.
4. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde dicha etapa de calcular la distancia (d'I1) desde la boca contracorriente del túnel hasta el comienzo de la primera área de evacuación se realiza mediante la siguiente expresión:
donde:
dmathit{GALi} - la distancia desde la entrada contracorriente del túnel hasta la i-ésima galería;
dmathit{GALj} - la distancia desde la entrada contracorriente del túnel hasta la j-ésima galería;
dmathit{SI} - la distancia desde la boca contracorriente del túnel hasta el lugar (centro) aproximado de ocurrencia del incidente;
Amathit{G} - variable que indica si existe una galería anterior a la galería i.
5. El método de la reivindicación 4, donde las distancias hasta las distintas galerías del túnel se calculan mediante la expresión:
donde:
dmathit{GAL}1 es la distancia desde la boca contracorriente del túnel hasta la primera galería;
Δmathit{GAL} es la distancia entre las galerías del túnel;
mmathit{GAL} es la cantidad total de galerías del túnel.
6. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde dicha etapa de calcular la distancia (d'mathit{I}2) desde la boca contracorriente del túnel hasta el final de la primera área de evacuación (Área de Evacuación I) se calcula mediante la expresión:
donde:
y donde:
dmathit{GALk} - es la distancia desde la entrada contracorriente del túnel hasta la k-ésima galería;
Lmathit{T} - es la longitud del túnel;
dmathit{SI} - es la distancia desde la boca contracorriente del túnel hasta el lugar (centro) aproximado de ocurrencia del incidente;
ΔCAM - representa la distancia entre las cámaras del túnel;
AGI - indica la existencia de una galería posterior al incidente;
a'mathit{BIDIREC} - bidireccionalidad de la evacuación del túnel.
7. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde dicho número de personas a evacuar comprende el número de personas a evacuar en la primera área de evacuación y el número de personas a evacuar en la segunda área de evacuación.
8. El método de la reivindicación 7, donde el número de personas a evacuar en la primera área de evacuación (n'mathit{IT}) se calcula mediante la expresión:
donde:
kmathit{VL} - es la ocupación de pasajeros asumida por vehículo ligero;
kmathit{VP}P es la ocupación de pasajeros asumida por vehículo pesado;
kmathit{VA} es la ocupación de pasajeros asumida por autocar;
nmathit{VLDI} - número de vehículos ligeros directamente involucrados en el incidente;
nmathit{VPDI} - número de vehículos pesados directamente involucrados en el incidente;
nmathit{VADI} - número de autocares directamente involucrados en el incidente.
9. El método de la reivindicación 7, donde el número de personas a evacuar en la primera área de evacuación (n'mathit{IT}) es la suma de las personas a evacuar con movilidad normal (n'mathit{IMN}), las personas con movilidad reducida (n'mathit{IMR}) y las personas con movilidad asistida (n'mathit{IMA}).
10. El método de la reivindicación 9, donde el número de personas a evacuar con movilidad movilidad normal (n'mathit{IMN}), las personas con movilidad reducida (n'mathit{IMR}) y las personas con movilidad asistida (n'mathit{IMA}) se calcula de la siguiente forma:
• En caso de suceso grave:
donde:
n'mathit{IMN} - número de personas con movilidad normal;
n'mathit{IMR} - número de personas con movilidad reducida;
n'mathit{IMA} - número de personas con movilidad asistida;
P(MN
P(MR
P(MA
n'mathit{IT} - número total de personas atrapadas en el Área de Evacuación I.
• En caso de que el suceso no sea grave:
donde:
P(MN
P(MR
y donde
donde:
P(MR
P(HL
Y:
donde
P(MA
P(HG
P(F
11. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde dicho tiempo de evacuación de cada persona (tmathit{EIi}) se calcula mediante la siguiente expresión:
donde:
tmathit{EIi} - tiempo de evacuación de la primera área de evacuación de la i-ésima persona;
tmathit{pmi} - función de distribución o función de densidad de probabilidad que represente el tiempo de pre-movimiento de la i-ésima persona, correspondiente al tiempo transcurrido entre el momento en que ocurre el accidente hasta que esta persone comienza el movimiento;
dmathit{movi} - distancia recorrida por la i-ésima persona desde su posición de origen en e escenario hasta abandonarlo;
vmathit{movi} - función de distribución o función de densidad de probabilidad que representa la velocidad media de desplazamiento de la i-ésima persona durante su salida de la primera área de evacuación.
12. El método de la reivindicación 11, donde dicho tiempo de evacuación de cada persona se calcula estadísticamente de acuerdo con la siguiente expresión:
donde:
Tmathit{TEIj} - Tiempo Total de Evacuación del Escenario I (primera área de evacuación) para la j-ésima realización;
t(mathit{MN})}mathit{EIij - tiempo de evacuación de la i-ésima persona con movilidad normal en la j-ésima realización;
t(mathit{MR})}mathit{EIij - tiempo de evacuación de la i-ésima persona con movilidad reducida en la j-ésima realización;
t(mathit{MA})}mathit{EIij - tiempo de evacuación de la i-ésima persona con movilidad asistida en la j-ésima realización;
max{...} - valor máximo del conjunto.
Y:
donde:
t(mathit{MN})}mathit{pmij - tiempo de pre-movimiento de la i-ésima persona con movilidad normal en la j-ésima iteración;
t(mathit{MR})}mathit{pmij - tiempo de pre-movimiento de la i-ésima persona con movilidad reducida en la j-ésima iteración;
t(mathit{MA})}mathit{pmij - tiempo de pre-movimiento de la i-ésima persona con movilidad asistida en la j-ésima iteración;
dmathit{movij} - distancia recorrida por la i-ésima persona en la j-ésima iteración;
v(mathit{MN})}mathit{movij - velocidad media de desplazamiento de la i-ésima persona con movilidad normal en la j-ésima iteración;
v(mathit{MR})}mathit{movij - velocidad media de desplazamiento de la i-ésima persona con movilidad reducida en la j-ésima iteración;
v(mathit{MA})}mathit{movij - velocidad media de desplazamiento de la i-ésima persona con movilidad asistida en la j-ésima iteración.
13. El método de la reivindicación 7, donde el número de personas a evacuar en la segunda área de evacuación se calcula mediante la expresión:
donde:
Tmathit{TEIIj} - Tiempo Total de Evacuación del Área de Evacuación II (segunda área de evacuación) para la j-ésima realización;
tmathit{TEIIij} - tiempo de evacuación de la i-ésima persona en la j-ésima realización;
qmathit{j} - cantidad de personas a evacuar en la j-ésima realización;
nmathit{iter} - cantidad de iteraciones (realizaciones);
max{...} - valor máximo del conjunto.
donde la cantidad de personas a evacuar en cada realización qmathit{j} se define por la expresión:
donde:
n'mathit{IIVL} - cantidad de vehículos ligeros en la segunda área de evacuación (Área de Evacuación II);
n'mathit{IIVA} = P(AVPA) • n'mathit{IIVPA} es la cantidad de autocares en el Escenario (segunda área de evacuación);
n'mathit{IIVP} = n'mathit{IIVPA} - n'mathit{IIVA} es la cantidad de vehículos pesados en el Escenario (segunda área de evacuación);
P(AVPA) - probabilidad de que un vehículo, del conjunto de vehículos pesados y autocares que transitan usualmente por el túnel, sea autocar;
14. El método de la reivindicación 13, donde el tiempo de evacuación de cada persona en cada iteración se calcula mediante la fórmula:
15. Un sistema inteligente integrado y automatizado para la gestión de una emergencia en un túnel de carretera, caracterizado por que comprende:
• Un subsistema de incidentes, configurado para realizar un análisis predictivo del posible desarrollo y consecuencias de un incidente, donde dicho evento es cualquier accidente, provocado por uno o varios vehículos automotores que transiten por el túnel, que ocasione un daño real o potencial sobre las personas que se encuentren en su interior y eventualmente aconseje la evacuación de éstas;
• Un subsistema de evacuación; y
• Un subsistema de toma de decisiones;
estando dicho sistema inteligente integrado y automatizado configurado para llevar a cabo las etapas del método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.
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