3 CAPITULO I
ElPROBLEMA
Elaborar el planteamiento del problema constituye uno de los retos más significativos para realizar con éxito cualquier trabajo de investigación, pues es lo que le permitirá al investigador detectar con claridad la necesidad de indagar, plantear correctamente los objetivos, así como también delimitar en función de las posibilidades existentes, el alcance de la investigación. En este capítulo se realiza el planteamiento del problema, formulación de la investigación, determinación de los objetivos general, específicos; además la justificación y delimitación de la investigación.
1.1. Planteamiento del problema.
Los sistemas ferroviarios de transporte masivo de pasajeros, que operan en las grandes ciudades para unir diversas zonas de su territorio municipal con los alrededores más próximos, con alta capacidad en el desplazamiento de personas, además de elevada frecuencia de utilización y separados de otros sistemas de transporte, son comúnmente conocidos como metro o subterráneo. Las redes de metro se construyen frecuentemente soterradas, tal como el Metro de Caracas en Venezuela, aunque a veces se disponen elevadas, como por ejemplo en Chicago EEUU el popularmente conocido
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Chicago «L» de ELevated, en Español: Elevado, e incluso en zonas normalmente alejadas del centro o de expansión urbana reciente, a nivel de calle, tal como en México; pero con plataforma reservada, que es condición necesaria para ser considerado metro.
En relación a lo expuesto por la Unión Internacional de Transporte Público (U.I.T.P), el metro es un sistema de transporte más rápido y con mayor capacidad que el tranvía o el tren ligero, pero no es tan rápido ni cubre distancias de largo alcance como el tren suburbano o de cercanías. Es indiscutible su capacidad para transportar grandes cantidades de personas en distancias cortas, con rapidez y con un uso mínimo del suelo.
Un inconveniente que enfrenta este tipo de sistema de transporte masivo es la aparición inesperada de obstáculos que al no ser detectados oportunamente, generan accidentes, afectando el desenvolvimiento normal de las operaciones propias de este tipo de transporte. En veinticinco años de funcionamiento en el sistema Metro de Caracas ocurrieron quinientos veintitrés arrollamientos, que es como se denomina oficialmente al intento de suicidio por parte de los usuarios que se lanzan a las vías del sistema, con la intención de inmolarse. El cuadro “Distribución de Arrollamientos según Años”, del anuario estadístico 2008, publicado en junio de 2009 por la Gerencia Ejecutiva de Transporte del Metro de Caracas, indica que doscientos noventa y cinco personas (56,4%) lograron quitarse la vida y doscientos veintiocho (43,5%), no.
El presidente del sistema Metro de Caracas, Haiman El Troudi, explicó en
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una nota periodística aparecida el 27/07/2011 en el diario La Prensa, que se generó retraso a causa de un usuario que ingresó a la vía en la estación Parque Carabobo y caminó por los túneles en dirección Propatria. De acuerdo a lo informado por El Troudi, esto llevó a que de inmediato se suspendiera el sistema eléctrico para preservar la vida de esa persona. Los operadores bajaron en búsqueda del usuario, sin embargo ya había salido en la siguiente estación.
En el momento de presentarse un obstáculo en las vías del metro, el procedimiento inmediato a realizar por parte del personal de protección al usuario, es aplicar un corte de energía en la estación afectada, evacuar a las personas que se encuentren en la terminal, colocar barreras de protección al sitio del suceso y realizar una inspección ocular a las vías del metro. Todo esto para garantizar que la operatividad del sistema no se afecte.
De presentarse con mayor frecuencia obstáculos en las vías del metro, la fluidez del servicio en el sistema se ve afectada, toda vez que es necesario tal como se ha expuesto, ejecutar el procedimiento descrito en el párrafo anterior, con el incremento en los costos de horas hombre que esto implica y la posibilidad latente de interrupción en el desplazamiento efecti vo de usuario
En la detección de este tipo de anormalidades, este medio de transporte hace uso de sistemas de video que deben estar supervisados permanentemente por los operadores, en las estaciones y en el centro de operaciones de la empresa. Ésta es la medida preventiva no formalizada por excele ncia. Es el escenario ideal para evitar que aumente esa veintena de
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suicidios anuales que ocurren en el Metro de Caracas desde que comenzó a funcionar el dos de enero de 1983, según revelan los anuarios estadísticos de esta compañía .
Sin embargo, de acuerdo a lo expuesto por Reyes (2005), en este caso puede presentarse Astenopia, que es fatiga ocular causada por un esfuerzo voluntario del aparato visual para acomodar y ajustar la vista a las demandas que le pedimos. Normalmente es causada por la exposición continua durante más de cuatro horas frente a un ordenador. El operario puede no advertir la presencia de algún obstáculo, hecho relacionado con la posibilidad de error, bien sea por fatiga u otras razones relacionadas con la conducta humana.
Una alternativa de solución la presentó García (2006), al diseñar un sistema sensorial de infrarrojos para la detección de obstáculos en entornos ferroviarios, que consiste en una barrera con emisores infrarrojos ubicada a un lado de la vía, otra barrera con detectores situados al otro sector, enfrentadas ambas e instaladas a lo largo de toda la zona que se desea supervisar. Los objetos se detectan a partir de la interrupción de los enlaces entre emisores y receptores.
Aunque García, establece que el sistema se probó en entornos exteriores con resultados satisfactorios, es posible estudiar sistemas para la detección de obstáculos alternativos al mencionado y que pueden establecer con mayor exactitud la presencia de un obstáculo, de tal manera que cuidando de responder a las exigencias de fiabilidad propias del sistema ferroviario, represente una opción de solución viable y mejor a la expuesta.
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Para Salgado (2007), la visión artificial se puede usar en el análisis de movimientos, lo que permite detectar, caracterizar e identificar objetos a partir de los elementos presentes en una escena. Estos sistemas de visión artificial están siendo usados actualmente en tres categorías: Control de procesos, calidad y aplicaciones no industriales (por ejemplo, control de tráfico). Los componentes de un sistema de visión artificial, realizan las mediciones con precisión constante, a un ritmo establecido por el propio sistema de producción; lo que los hace más confiables, tomando en cuenta que tal como se expuso anteriormente, las inspecciones realizadas por seres humanos generalmente están acompañadas de la posibilidad de error.
De esta manera se propone una opción tecnológica, que mediante la utilización de técnicas adecuadas obtenga, procese y analice la información mediante imágenes digitales, conocida como Visión Artificial; para la detección de obstáculos que de forma inoportuna se pueden presentar en el sistema de transporte público estudiado y que afectan el desenvolvimiento normal de este medio.
Lo anteriormente expuesto está fundamentado en lo que sostiene la Universidad Nacional de Quilmes. I.A.C.I (2005), la visión artificial actualmente se usa en distintos procesos científicos, industriales y militares para la automatización de tareas reservadas anteriormente a la inspección visual humana, debido a que se trata de una tecnología especialmente útil en labores de reconocimiento o supervisión, siendo cuantitativamente mas objetivos y consistentes que la realizada por el hombre, además las técnicas
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de visión artificial son particularmente apropiadas para la realización de trabajos visuales altamente repetitivos que sean fatigosos o difíciles de ejecutar por un operario.
La visión artificial ha sido estudiada en la detección de obstáculos en entornos ferroviarios. Jiménez (2009), presentó un trabajo de investigación, en la Universidad de Alcalá España, basado en el uso de visión artificial para contribuir a la seguridad en el transporte por ferrocarril; centrándose en puntos de alta siniestralidad, con la finalidad de reducir el número de accidentes por la presencia de usuarios en lugares de este sistema, construidos para el desplazamiento exclusivo de los trenes.
Por lo mostrado con anterioridad, se propone la utilización de un sistema alternativo para la supervisión de las vías de desplazamiento del sistema metro, mediante visión artificial, fundamentado en la premisa que la adquisición y procesado de imágenes ha sido hasta ahora usada en distintos campos como el de la medicina, biología, geología, astronomía, y actualmente gracias a los avances tecnológicos el procesado digital de imágenes se ha convertido en una tarea rutinaria esencial para la solución de problemas en numerosas aplicaciones, siendo la detección de obstáculos en sistema metro, una reciente utilización aun por estudiar.
1.2. Formulación de la investigación.
¿Cómo diseñar un sistema de detección de obstáculos a través de Visión Artificial en el Sistema del Metro de Caracas?
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1.3. Objetivos de la investigación
1.3.1. Objetivo general.
Diseñar un sistema de detección de obstáculos a través de Visión Artificial en el metro de Caracas
1.3.2. Objetivos específicos.
• Diagnosticar la situación actual del sistema de detección de obstáculos utilizado en sistema metro de Caracas.
• Determinar las áreas del sistema metro, susceptibles de
obstáculos inesperados.
• Determinar los requerimientos técnicos para el diseño del sistema de
detección de obstáculos por visión artificial
• Diseñar un sistema de visión artificial, como alternativa para la
detección de obstáculos fortuitos en las vías del sistema metro de Caracas.
• Validar con pruebas y simulaciones el funcionamiento del sistema.
1.4. Justificación de la investigación
De lo expuesto por Stracuzzi y Pestana (2010), la justificación permite al investigador explicar la importancia del tema seleccionado, considerando su relevancia práctica, académica, social y metodológica. Es necesario vincular el problema a múltiples dimensiones de análisis, de tal manera de responder
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a las razones que justifican el desarrollo de la investigación.
En relación a la presencia de obstáculos que originan anormalidades en la fluidez del servicio en el sistema Metro de Caracas, es conveniente realizar una investigación que permita disminuir la ocurrencia de este tipo de eventualidades en el sistema antes mencionado, existiendo además elementos de suma importancia que sustentan el desarrollo de este estudio.
El valor práctico del sistema propuesto se sostiene en la posibilidad de ser génesis en el desarrollo de sistemas supervisores más eficientes que los utilizados actualmente, en los distintos sistemas subterráneos existentes en Venezuela, porque la inspección de las vías de desplazamiento del tren se hace hoy día mediante observación humana, lo que acarrea una mayor posibilidad de error, dados los criterios subjetivos con que esta se realiza.
Las características practicas de un sistema de visión artificial, permitirán mejorar la detección de obstáculos en sistema metro, porque esta técnica es usada actualmente en el desempeño de tareas altamente repetitivas, que pueden causar fatiga visual en quien las desarrolla y aumentar la posibilidad de error, incrementando la ocurrencia de accidentes por la presencia de obstáculos en las vías del metro.
La perspectiva académica de la investigación se fundamenta en la posibilidad de usar el estudio como punto de referencia para futuras investigaciones, además que los resultados obtenidos pueden ser utilizados por los estudiantes del área tecnológica en la universidad, para fortalecer los conocimientos de una técnica que actualmente se utiliza en distintos
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procesos industriales.
Desde el punto de vista del valor social, la investigación planteada tal como se ha expuesto, está orientada a mejorar la seguridad de las operaciones en sistema metro, lo que redundará en la disminución de los accidentes y en la baja probabilidad de usuarios lesionados a causa de la ocurrencia de eventos indeseados en este sistema de transporte, mejorando de esta manera la calidad de vida de sus usuarios y haciendo más eficiente el funcionamiento del sistema metro
La metodología utilizada en el estudio, puede establecerse como un precedente para futuras investigaciones orientadas al mejoramiento o diseño de dispositivos en el área técnica o para que otros investigadores continúen fortaleciendo la línea de Sistemas Inteligentes, sabiendo que aunque es un tema novedoso actualmente tiene gran aplicabilidad en los procesos industriales que requieren la supervisión continua de los productos fabricados y donde la supervisión humana es cuantitativamente menos efectiva que la inspección mediante la visión artificial
El aporte e importancia de este estudio, se sostiene en la posibilidad que los resultados obtenidos sirvan como antecedente en otros estudios de esta misma índole, destinados a mejorar la detección de obstáculos en las vías de los distintos subterráneos existentes en el país, disminuyendo la probabilidad de interrupción en el servicio por la presencia de este tipo de anormalidades.
Apropiado como elemento practico porque la visión artificial es utilizada actualmente en la supervisión de procesos productivos, con inspección
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altamente repetitiva, de las tareas que se realizan y en las que la supervisión humana puede aumentar la probabilidad de error, en relación a la posibilidad de que el operario presente astenopia, por exposición continua y prolongada frente al monitor de video. Es adecuado desde un enfoque social porque las características técnicas de un sistema de visión artificial en la detección de obstáculos en sistema metro, garantiza el desplazamiento seguro de personas por este medio y la fluidez del servicio prestado al usuario.
1.5. Delimitación de la investigación
Para la ejecución de la investigación se utilizarán las instalaciones de los laboratorios de electrónica, computación y controles de la Universidad Dr.
Rafael Belloso Chacin, además de la realización de visitas programadas al sistema Metro de Caracas, estación Ciudad Universitaria y Talleres de Las Adjuntas; durante el tiempo comprendido desde febrero de 2013 hasta noviembre de 2013., en 10 meses. Este desarrollo está enmarcado en la línea Sistemas Inteligentes, área temática Inteligencia artificial
