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Estudio bibliogr�fico de Sistemas de Transporte Inteligente orientado a los buses urbanos de la ciudad Portoviejo

 

Bibliographic study of intelligent transportation systems oriented to urban

buses in the city of Portoviejo

 

Estudo bibliogr�fico de Sistemas Inteligentes de Transporte voltados para �nibus urbanos na cidade de Portoviejo

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: lguzman7972@utm.edu.ec

Ciencias T�cnicas y Aplicadas

Art�culo de Investigaci�n

 

�������� *Recibido: 23 de marzo de 2023 *Aceptado: 17 de abril de 2023 * Publicado: 19 de mayo de 2023

 

        I.            Estudiante de la Carrera de Ingenier�a Sistemas Inform�ticos en la Facultad de Ciencias Inform�ticas en la Universidad T�cnica de Manab�, Ecuador.

      II.            Doctor en Inform�tica, Mag�ster en Ingenier�a de Computadoras y Redes, Ingeniero en Sistemas Inform�ticos, Coordinado y Director de Proyectos de Investigaci�n, Docente en la Facultad de Ciencias Inform�ticas de la Universidad T�cnica de Manab�, Ecuador.

 

 

Resumen

Durante este art�culo se presenta una revisi�n bibliogr�fica sistem�tica de los estudios y las propuestas desarrolladas, se han encontrado un total de 15 estudios cient�ficos que describen sistemas y dispositivos inteligentes dise�ados para mejorar la movilizaci�n, y que permiten la monitorizaci�n, comunicaci�n y seguridad de los autobuses en las ciudades.

Se aplic� la metodolog�a PRISMA, para esta investigaci�n se consideraron art�culos de revistas y congresos entre el a�o 2017 al 2022, con el objetivo de investigar los dispositivos y sistemas inteligentes disponibles para ser aplicados en una unidad de transporte p�blico urbano, clasificando el tipo de tecnolog�a utilizada, la portabilidad y su funcionalidad.

Se aplicaron criterios de inclusi�n y exclusi�n que permitieron incluir ciertas investigaciones que ten�an informaci�n relevante y se descartaron algunos que estaban orientados a otro tipo de transportes. El principal resultado de este estudio, es que la implementaci�n de sistemas inteligentes en el transporte urbano (autobuses) mejora significativamente la movilidad, la eficiencia y la seguridad en las ciudades, lo que se traduce en beneficios para los usuarios del transporte p�blico y para el conjunto de la sociedad.

Palabras Claves: Transporte Urbano; Sistema Inteligente; Buses; Ciudad Inteligente; ITS.

 

Abstract

This article presents a systematic literature review of studies and proposals developed where a total of 15 scientific studies describing systems and devices designed to improve mobilization, and that allow monitoring, communication and safety in bus transportation in cities were found.

The PRISMA methodology was applied, for this research, articles from journals and congresses between the year 2017 to 2022 were considered, with the objective of investigating the devices and systems available to be applied in an urban transport unit, classifying the type of technology used, portability and its functionality.

Inclusion and exclusion criteria were applied so that certain research that had very relevant information could not be included since they were oriented to other types of transportation. As a result, the implementation of intelligent systems in urban bus transportation significantly improves mobility, efficiency and safety in cities, which translates into benefits for public transportation users and for society as a whole.

Keywords: Urban transport; Intelligent System; buses; Smart City; STIs.

Resumo

Durante este artigo, � apresentada uma revis�o bibliogr�fica sistem�tica dos estudos e propostas desenvolvidas, foram encontrados um total de 15 estudos cient�ficos que descrevem sistemas e dispositivos inteligentes projetados para melhorar a mobiliza��o e que permitem o monitoramento, a comunica��o e a seguran�a dos �nibus. as cidades.

Foi aplicada a metodologia PRISMA, para esta pesquisa foram considerados artigos de peri�dicos e congressos entre 2017 e 2022, com o objetivo de investigar os dispositivos e sistemas inteligentes dispon�veis para serem aplicados em uma unidade de transporte p�blico urbano, classificando o tipo de tecnologia utilizada, portabilidade e funcionalidade.

Foram aplicados crit�rios de inclus�o e exclus�o que permitiram a inclus�o de algumas investiga��es que continham informa��es relevantes e algumas que estavam voltadas para outros tipos de transporte foram descartadas. O principal resultado deste estudo � que a implanta��o de sistemas inteligentes no transporte urbano (�nibus) melhora significativamente a mobilidade, efici�ncia e seguran�a nas cidades, o que se traduz em benef�cios para os usu�rios do transporte p�blico e para o p�blico em geral.

Palavras-chave: Transporte urbano; Sistema Inteligente; �nibus; Cidade inteligente; DSTs.

 

Introducci�n

Los Sistemas Inteligentes de Transporte o ITS (Intelligent Transportation Systems) comprenden un conjunto de aplicaciones inform�ticas y procedimientos tecnol�gicos establecidos para mejorar los niveles de seguridad y eficiencia en la organizaci�n del transporte terrestre, facilitando as� su gesti�n, control y seguimiento por parte de los organismos competentes.

Como explican (Valencia et al., 2020), continuamente las ciudades se encuentran en desarrollo natural, donde el crecimiento longitudinal y poblacional se hacen visible, conllevando al incremento excesivo de unidades de transporte tanto p�blicas como privadas, generando colapsos de los sistemas que rigen el orden del transporte terrestre, es por ello, que se necesita de factores innovadores e inteligentes que cambien los modelos de evaluaci�n basados en el concepto de Ciudades Inteligentes o (Smart City), este tipo de modelos suponen estrategias modernas para utilizar la tecnolog�a a su favor y mejorar la calidad de vida en las zonas urbanas. �

A nivel mundial, los problemas de organizaci�n del transporte p�blico en las ciudades giran en torno al incremento poblacional y urban�stico que elevan las necesidades y demanda de movilidad en la ciudadan�a, requiriendo de un redise�o en la administraci�n de los servicios de transporte seg�n (Ortega, 2018), aunque esta realidad suele ser semejante en Am�rica Latina y el Caribe.

Autores como (Romero & Lugo, 2018), sostienen que en la regi�n los autobuses atienden mayoritariamente a la gran demanda de transporte urbano, sistema que cuenta con medidas de control pero que en muchas ciudades resultan ineficientes ya que los buses transitan junto a los autom�viles y otros tipos de veh�culos. Esta situaci�n genera escenarios de congesti�n vial, retraso en la llegada a los puntos de destino, crecimiento de la contaminaci�n ambiental, incremento de la tasa de accidentes de tr�nsito (Arias et al., 2022), entre otros problemas que deterioran la calidad del sistema, dejando entrever una escaza planificaci�n con medidas de regulaci�n por parte de las entidades gubernamentales.

Mientras que, seg�n (Loor et al., 2020), en el Ecuador se han implementado medidas de control y regulaci�n por parte de organismos de gubernamentales que ayudan a gestionar el transporte urbano, no obstante, sigue siendo un problema social entre los usuarios, ya que la necesidad de movilidad se encuentra en constante b�squeda de un mejoramiento en la calidad de vida. El territorio est� experimentando problemas como embotellamientos, aumento de la contaminaci�n ambiental, as� como emisiones de gases, calentamiento global, accidentes de tr�nsito y otros.

La ciudad de Portoviejo, es la capital de la provincia de Manab�, habitada por alrededor de 300.000 habitantes (INEC, 2010), donde se presentan frecuentes problemas de movilidad vehicular sobre todo en las zonas de elevada actividad comercial, ocasionando congestionamiento vehicular por el incremento de su parque automotor, escaso nivel de educaci�n vial, pobre conducta vial de los conductores, falta de responsabilidad de sus peatones, inadecuada y poca se�alizaci�n, as� como el desinter�s de las autoridades de tr�nsito.

En muchas investigaciones se ha comprobado que el uso de las tecnolog�as produce un impacto positivo en las ciudades, que con el paso de los a�os y los avances tecnol�gicos crean forma de un modelo de mejor vida cotidiana, aumentando el bienestar com�n e innovando las instalaciones. Adem�s, este tipo de tecnolog�as posibilitan mejoras y automatizaciones de procesos para obtener resultados efectivos en nuestra calidad de vida (Zulkarnain & Putri, 2021). La tecnolog�a debe entenderse como una herramienta. En funci�n de este contexto, el presente comprende un estudio bibliogr�fico que platea analizar c�mo un sistema de transporte inteligente puede orientarse a la gesti�n eficiente de los buses urbanos en la ciudad Portoviejo, analizando diferentes estudios ya realizados, desglosando los m�s adecuando de acuerdo para el presente estudio bibliogr�fico.

 

M�todos o metodolog�a

La metodolog�a aplicada en este estudio se basa en PRISMA (Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses). Para ayudar en el proceso, se utiliz� la herramienta online Parsifal (https://parsif.al). El proceso de revisi�n tuvo tres fases principales: Planificaci�n, Realizaci�n e Informe (descrita en la figura. 1); que se describen a continuaci�n:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Planificaci�n de la revisi�n

Aqu� preparamos el protocolo a seguir a lo largo de la revisi�n. En primer lugar, determinamos las palabras clave PICOC (transporte, urbano, sistema inteligente, autob�s, ciudad inteligente, Portoviejo) para la b�squeda. Estos t�rminos se muestran en la Tabla 1. Se utiliz� una lista de palabras clave, en lugar de sin�nimos. Se definieron cinco preguntas de investigaci�n (PI), que se enumeran a continuaci�n:

●       -PI1. ��Qu� sistemas o dispositivos existen para considerar el transporte urbano inteligente?

●       -PI2. �Qu� tecnolog�a de comunicaci�n utilizan los sistemas o dispositivos implementados al transporte urbano?

●       -PI3. �Qu� tipo de funcionalidad tienen estos sistemas o dispositivos?

●       -PI4. �Son estos sistemas o dispositivos port�tiles o m�viles?

Con las palabras clave enumeradas en la Tabla 1, se elabor� una cadena de b�squeda base, que se muestra a continuaci�n: ("bus" OR "sistema inteligente" OR "ciudad inteligente" OR "transporte" OR "urbano").

 

Tabla 1: Palabras clave PICOC.

Elaborado por: Autor

 

Los criterios de inclusi�n y exclusi�n se muestran en la Tabla 2. Los criterios de inclusi�n buscan recuperar trabajos de revistas y congresos, publicados desde 2016 hasta diciembre del 2022, en ingl�s o espa�ol. Estos �ltimos deben tener al menos un resumen escrito en ingl�s. Los criterios de exclusi�n se centran en descartar publicaciones incompletas, no accesibles, o no novedosas, as� como que versen sobre tem�ticas diferentes a las previstas.

Para determinar la suficiencia de los art�culos seleccionados, definimos tres preguntas de evaluaci�n de la calidad (PEC). La Tabla 3 muestra la ponderaci�n que se ha tenido en cuenta para la inclusi�n de los diferentes estudios. Un art�culo se considera apto para el SLR si obtiene al menos 1 puntos en esta evaluaci�n. A continuaci�n, se muestran las preguntas de evaluaci�n de calidad para el criterio de selecci�n.

●       PEC1. �Se ha probado la propuesta utilizando dispositivos reales?

●       PEC2. �Se ha probado sistemas en buses urbanos?

●       PEC3. �El documento plantea la informaci�n precisa sobre los sistemas?

 

 

Tabla 2: Criterios de selecci�n.

Elaborado por: Autor

 

Tabla 3: Puntuaci�n seg�n la pregunta.

Elaborado por: Autor

 

Tabla 4: Extracci�n de datos.

Elaborado por: Autor

 

 

Realizaci�n de la revisi�n

Para la revisi�n, se seleccionaron cinco bases de datos cient�ficas para la b�squeda: ACM Digital Library, IEEE Xplore, Science Direct, Scielo, Researchgate.net y SpringerLink. Adem�s de la cadena de b�squeda base definida anteriormente, en cada base de datos fue necesario ajustar algunos par�metros de b�squeda (por ejemplo, rango de a�os o tipo de publicaci�n). Una vez realizada la b�squeda en cada base de datos, se determin� una primera selecci�n de art�culos seg�n los criterios de selecci�n indicados en la Tabla 2. A continuaci�n, se aplicaron las PEC a los art�culos escogidos que fue tomada como la segunda selecci�n en la que se extrajo datos de los art�culos que obtuvieron al menos 1 punto en la evaluaci�n de la calidad.

 

Presentaci�n de la revisi�n

Con los datos extra�dos de la �ltima selecci�n de informaci�n, se realizaron algunos an�lisis, estos abarcan tanto las tecnolog�as como los sistemas para la comunicaci�n en los buses y se muestran en la siguiente secci�n. Una vez realizados los an�lisis, procedimos a redactar el informe, es decir, el presente documento.

 

Resultados y discusi�n

Selecci�n de art�culos y extracci�n de informaci�n

Los resultados de la b�squeda en las bases de datos se muestran en la Tabla 5. Se encontr� un total de 753 art�culos. Para cada base de datos se indica el n�mero de art�culos recuperados y seleccionados. La primera selecci�n se bas� en criterios de inclusi�n y exclusi�n. La segunda selecci�n se bas� en la evaluaci�n de la calidad.

Tras aplicar los criterios de selecci�n, se seleccionaron 24 art�culos que cumpl�an dichos criterios. A continuaci�n, se aplic� el PI a estos art�culos, quedando s�lo 15 art�culos seleccionados para el estudio que si cumpl�an con todas las PEC. Los datos extra�dos se resumen en la Tabla 6, en esta tabla, la columna que corresponde a cada PI tambi�n est� descrita acorde a lo que se quiere.

 

 

 

 

 

Tabla 5: Documentos recuperados y seleccionados

Elaborado por: Autor

 

Tabla 6: Datos extra�dos de los estudios seleccionados.

Elaborado por: Autor

 

An�lisis de datos

En este apartado se analizan por separado los campos de datos correspondientes a cada PI.

 

PI1-Estudios encontrados

En la figura 2 se presenta la distribuci�n de los trabajos seleccionados por a�o y por tipo de publicaci�n (revista o congreso). Se aprecia un incremento en los primeros a�os, en comparaci�n con los �ltimos a�os considerados en el estudio. La cantidad de trabajos seg�n tipo de publicaci�n es similar: 8 trabajos de revista y 7 de congreso, aunque su distribuci�n a lo largo del tiempo no es uniforme.

Figura 2. Distribuci�n de los documentos de cada a�o.

Elaborado por: Autor

Figura 3: Distribuci�n de los documentos por pa�s de origen.

� Elaborado por: Autor

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En la figura 3 se muestra la distribuci�n de los trabajos seg�n el pa�s de origen. La mayor�a de las propuestas proceden de pa�ses americanos, encabezados por Brasil. Menos publicaciones proceden de Europa y �frica.

 

PI2-Tecnolog�as de comunicaci�n

Encontramos diferentes opciones de tecnolog�as, desde las desarrolladas para distancias cortas en un cierto rango de cobertura hasta las de largo alcance. La Figura 4 muestra la cantidad de estas tecnolog�as aplicadas en los estudios seleccionados.

La mayor�a de los estudios utilizan tecnolog�as de largo alcance para la transmisi�n de datos, especialmente GPS y WiFi. Seg�n plantea (Curay, 2017), las tecnolog�as V2I son las segundas m�s utilizadas, especialmente porque permiten la trasmisi�n de datos entre veh�culo e infraestructura. Esto se debe principalmente a que el inter�s del transporte p�blico inteligente, que permite la monitorizaci�n en tiempo real, adem�s, permiten facilidad al usuario para su movilizaci�n en la ciudad.

 

Figura 4: Tecnolog�as de comunicaci�n utilizadas en los estudios encontrados.

Elaborado por: Autor

 

Como se muestra en la figura 4, la comunicaci�n de corto alcance se utiliza poco en este tipo de sistemas inteligentes. Sin embargo, se puede utilizar tecnolog�as combinadas con otras de largo alcance, como se hacen (Nassar & Vieira, 2018), (Trindade et al., 2018) & (Soto et al., 2022), donde NFC/ RFID, GPS/Sensores o GRPS � GMS, se utilizan conjuntamente en diferentes partes del sistema.

Los Sistema de Posicionamiento Universal (GPS), es considerado una de las tecnolog�as m�s importantes y utilizadas por su funcionalidad y se da mediante la gesti�n que realiza la estaci�n de control mediante un radiotelescopio, el cual env�a informaci�n a la estaci�n principal encargada de realizar el c�lculo correspondiente para determinar las coordenadas exactas del veh�culo, esta estaci�n almacena la informaci�n del sistema para luego compartirla con el usuario (Dantas et al., 2017).

 

PI3-Portabilidad

Se consider� dos categor�as para las caracter�sticas de portabilidad:

Port�til: si el dispositivo necesita estar en una posici�n est�tica en el veh�culo para funcionar, tiendo una capacidad limitada de movimiento, sin necesidad de desenchufarlo de alg�n puerto al que est� conectado y permita su funcionamiento.

M�vil: cuando el sistema es totalmente digitalizado, normalmente es utilizado en celulares inteligentes o equipo que soporte el funcionamiento.

En la figura 5 se muestra la cantidad de sistemas inteligentes por categor�a. El modo preferido para utilidad de los usuarios es m�vil. As�, los ciudadanos pueden dar utilidad de los sistemas de transporte inteligentes tanto con dispositivo f�sicos o con softwares que permitan la movilidad y servicio eficiente.

 

Figura 5: Portabilidad de las propuestas.

Elaborado por: Autor

 

Seis de las propuestas se consideran m�viles por ser usados por una persona manualmente con un dispositivo inteligente, solo uno fue considerado dispositivo port�til ya que se necesita que est� en una posici�n est�tica para que pueda transmitir informaci�n, es necesario estar enchufado alg�n puerto que consuma energ�a, adicionalmente ocho se consideran m�viles/port�tiles, ya que en el estudio de (Kokhan et al., 2022), menciona que se necesitan conjuntamente y son gestionados desde alg�n dispositivo inteligente y software que est� dentro de la unidad de transporte p�blico para poder obtener la informaci�n.

 

PI4-Funcionalidad

Los sistemas inteligentes dise�ados para mejorar la eficiencia, seguridad y sostenibilidad del transporte, en el caso (Soto, 2018), se especific� de los autobuses urbanos con ITS pueden ofrecer una variedad de funcionalidades que mejoran la experiencia del usuario y la eficiencia del sistema, se clasifico en tres clases:

Comunicaci�n: los sistemas inteligentes en el transporte urbano utilizan tecnolog�as de comunicaci�n para conectar veh�culos, sensores y sistemas de control. De esta manera, se pueden compartir datos en tiempo real sobre el tr�fico, la velocidad y la ubicaci�n de los veh�culos, lo que permite optimizar la circulaci�n y reducir el tiempo de espera, como los sistemas VANETs que utilizan tecnolog�a V2V (Orozco & Llano, 2017).

Monitorizaci�n: los sistemas inteligentes en el transporte urbano utilizan sensores y c�maras u otros dispositivos para recopilar datos sobre el tr�fico y el recorrido del veh�culo. Esta informaci�n se utiliza para monitorear el tr�fico en tiempo real y detectar cualquier problema o incidente que pueda afectar la circulaci�n de los veh�culos (Dantas et al., 2017).

Seguridad: los sistemas inteligentes en el transporte urbano tambi�n se utilizan para mejorar la seguridad dentro de la unidad de transporte. Por ejemplo, los veh�culos pueden estar equipados con sensores y sistemas de frenado autom�tico para evitar colisiones. Adem�s, los sistemas de vigilancia pueden detectar comportamientos peligrosos en la conducci�n y alertar a las autoridades para tomar medidas preventivas (Tian et al., 2018).

�En la figura 6 se muestra tabulaci�n de cada categor�a.

 

Figura 6: Funci�n de los sistemas inteligentes seleccionados.

Elaborado por: Autor

 

Como podemos observar, la mayor�a de los estudios considerados en este SLR se centran en los sistemas inteligentes orientados al transporte urbano, los cuales est�n relacionados en la monitorizaci�n, comunicaci�n y seguridad, pero tener en cuenta existe otras propuestas novedosas sobre sistema inteligentes que por criterios establecido en estas investigaciones no fueron tomados en cuenta, pero podr�a ser interesantes innovarlos.

Adem�s de las propuestas encontradas en la literatura y seleccionadas, existen productos y sistemas comerciales para otro tipo de veh�culos, que se centran en la movilidad como motocicletas (Baldi et al., 2020) que son de utilidad para identificar placas de veh�culos, consultar bases de datos oficiales e informar a las autoridades cuando se identifican veh�culos robados.

En medio de tecnolog�as e infraestructuras innovadoras, (Segu� & Mart�nez, 2020) se demuestra todo un conjunto de recursos que habiliten rutas y modos de transporte que contribuyan a minimizar tiempos de viaje y recorridos, buscando mayor fluidez vehicular, mejores niveles de servicio vial y racionalizaci�n consumo y emisiones. Por ello, la secuencia de cambios en la concepci�n del desarrollo del transporte, que son de car�cter tecnol�gico y que, al no implicar restricciones a la movilidad de la poblaci�n, son ampliamente bien recibidos por la poblaci�n (Paredes & Berbey, 2019).

Cabe recalcar, que gracias a los sistemas inteligentes se han realizado aportes relevantes que permitan mejorar la calidad de vida de los habitantes, ayudar a minimizar la contaminaci�n ambiental o facilita la movilizaci�n bajo el concepto de sustentabilidad, innovaci�n e inclusi�n (Costa, 2022).

 

Conclusiones

Despu�s de revisar sistem�ticamente la literatura sobre sistemas inteligentes en el transporte urbano, espec�ficamente en los buses, es posible concluir que estos sistemas ofrecen importantes beneficios para mejorar la movilidad, la eficiencia y la seguridad en las ciudades.

En t�rminos de beneficios, estos sistemas permiten una mejor gesti�n del tr�fico, una mayor eficiencia en la operaci�n del transporte urbano, la mejora de la experiencia de los usuarios y la reducci�n de emisiones contaminantes. Adem�s, los sistemas de seguridad pueden reducir la incidencia de accidentes y mejorar la seguridad de los pasajeros y conductores.

Sin embargo, tambi�n es importante reconocer que la implementaci�n de sistemas inteligentes en el transporte urbano conlleva algunos riesgos. Por ejemplo, la dependencia excesiva de la tecnolog�a, mientras que las fallas en los sistemas pueden generar situaciones de peligro en la conducci�n. En resumen, los sistemas inteligentes en el transporte urbano, espec�ficamente en los buses, tienen un gran potencial para mejorar la movilidad y la seguridad en las ciudades. Sin embargo, es importante tener en cuenta tanto los beneficios como los riesgos asociados con estos sistemas para poder implementarlos de manera responsable y segura.

 

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