Tesis:
Sistema Experto para la estimación directa de la exposición de los vehículos turismos a partir de los datos registrados en ITV. Propuesta de un Observatorio de movilidad del parque de vehículos
- Autor: NARVÁEZ VILLA, Paúl Hernán
- Título: Sistema Experto para la estimación directa de la exposición de los vehículos turismos a partir de los datos registrados en ITV. Propuesta de un Observatorio de movilidad del parque de vehículos
- Fecha: 2023
- Materia:
- Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS INDUSTRIALES
- Departamentos: INGENIERIA MECANICA
- Acceso electrónico: https://oa.upm.es/76759/
- Director/a 1º: ARENAS RAMÍREZ, Blanca del Valle
- Resumen: El logro de nuevas metas de seguridad vial, exige medidas específicas dirigidas a ámbitos y colectivos con características diferentes, y esto genera la necesidad de mejorar el conocimiento de los niveles de riesgo de grupos de usuarios, relacionándolos con diferentes parámetros de los vehículos, consiguiendo realizar un análisis más desagregado. El conocimiento de los kilómetros que recorren los vehículos, es esencial en estudios de transporte y seguridad vial, como un indicador de la exposición y movilidad; su aplicación en la determinación de los índices de riesgo de usuarios de forma desagregada, es de gran interés para la comunidad científica y para las autoridades encargadas de velar por la seguridad vial en la carretera, aunque este enfoque de análisis más desagregado, se enfrenta al problema y la dificultad de disponer de datos para evaluar los niveles de exposición real de los grupos o colectivo específicos, con la aplicación de modelos estadísticos avanzados.
El objetivo general de la presente tesis es desarrollar un sistema experto para la determinación de la exposición de los vehículos a partir de los datos registrados en ITV; para lo cual se cuenta como insumo de partida, con una muestra de los datos registrados en el paso de los vehículos tipo turismo por las estaciones de Inspección Técnica Vehicular, que conforman un almacén de datos, administrado por la Dirección General de Tráfico de España.
La tesis se ha dividido en 3 partes. En la primera parte se aborda el concepto de exposición y se realiza una revisión del estado del arte relacionado con los observatorios de movilidad y los centros de inspección técnica de vehículos. Además, en esta primera parte se ha elaborado una Operational Data Warehouse (ODW), la cual ha sido creada a partir de la muestra recibida; está ODW ha servido de base para realizar una exploración analítica y para el desarrollo del sistema experto.
En la segunda parte de la tesis se enfoca en el desarrollo del sistema experto para la estimación de los vehículos a partir de los datos registrados en ITV. El funcionamiento del sistema experto se ha basado en el desarrollo de tres métodos de Machine Learning: CART, Random Forest y Gradiente Boosting; los métodos indicados han sido optimizados a través de los hiperparámetros que regulan su funcionamiento, y evaluados en base a las métricas de desempeño. Los tres métodos coincides en identificar a la antigüedad, la cilindrada y la tara del vehículo, como factores de mayor influencia en los patrones de desplazamiento de los vehículos tipo turismo; en cuanto a la estimación de la exposición, el método Gradiente Boosting ha demostrado mejor funcionamiento al momento de realizar las predicciones. El sistema experto desarrollado, se convierte en una herramienta aplicable al trabajo que desarrollan los observatorios del área del transporte; es así que, en esta segunda parte de la tesis, también se ha realizado un diseño conceptual de un observatorio de movilidad (POMv), contemplado la utilización de los registros de ITV, y el sistema experto desarrollado. El POMv se ha estructurado en 4 bloques: la base de datos empleada, los análisis que permitiría el POMv, los indicadores que se obtendría como resultados y la divulgación de la información.
En la tercera parte se extraen conclusiones en base al trabajo desarrollado, así como las contribuciones del mismo; además se plantean propuestas de futuras líneas de investigación.
ABSTRACT
The achievement of new road safety goals requires specific measures aimed at areas and groups with different characteristics, and this generates the need to improve knowledge of the risk levels of groups of users, relating them to different vehicle parameters, and achieving a more disaggregated analysis. Knowledge of the kilometers travelled by vehicles is essential in transport and road safety studies, as an indicator of exposure and mobility; its application in the determination of user risk indexes in a disaggregated manner is of great interest to the scientific community and to the authorities in charge of ensuring road safety on the road, although this more disaggregated analysis approach faces the problem and the difficulty of having data to evaluate the real exposure levels of specific groups or collectives, with the application of advanced statistical models.
The general objective of this thesis is to develop an expert system for the determination of the exposure of vehicles from the data recorded in VTI; for which we have as a starting input, a sample of the data recorded in the passage of passenger cars through the Vehicle Technical Inspection stations, which make up a data warehouse, managed by the Directorate General of Traffic of Spain.
The thesis has been divided into 3 parts. The first part deals with the concept of exposure and a review of the state of the art related to mobility observatories and vehicle inspection centers. In addition, in this first part, an Operational Data Warehouse (ODW) has been elaborated, which has been created from the sample received; this ODW has served as the basis for an analytical exploration and the development of the expert system.
The second part of the thesis focuses on the development of the expert system for the estimation of vehicles from the data recorded in VTI. The operation of the expert system has been based on the development of three Machine Learning methods: CART, Random Forest and Gradient Boosting; the indicated methods have been optimized through the hyperparameters that regulate their operation, and evaluated based on performance metrics. The three methods coincide in identifying vehicle age, displacement and tare weight as the most influential factors in the displacement patterns of passenger cars; as for the estimation of exposure, the Gradient Boosting method has shown better performance at the time of making the predictions. The expert system developed becomes a tool applicable to the work developed by the observatories in the area of transportation; thus, in this second part of the thesis, a conceptual design of a mobility observatory (POMv, for its acronym in Spanish) has also been carried out, contemplating the use of the ITV (for its acronym in Spanish) records and the expert system developed. The POMv has been structured in 4 blocks: the database used, the analyses that the POMv would allow, the indicators that would be obtained as results and the dissemination of the information.
In the third part, conclusions are drawn based on the work carried out, as well as the contributions of the same; in addition, proposals for future lines of research are put forward.