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Intelligent Transportation Systems: Modellazione dinamica delle reti ed implementazione di un sistema urbano dei trasporti intelligente

Informazioni tesi

  Autore: Daniele Fratti
  Tipo: Laurea II ciclo (magistrale o specialistica)
  Anno: 2010-11
  Università: Università degli Studi di Bologna
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria civile
  Relatore: Luca Mantecchini
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 297

Il progresso nel settore dei trasporti rappresenta una delle sfide ineludibili del nuovo millennio, in quanto, a fronte di una continua crescita della domanda, la scarsità delle risorse spinge il legislatore ad adottare strategie nuove, rispetto al semplice ampliamento quantitativo delle infrastrutture. Inoltre, le tematiche che concernono le esternalità negative derivanti dal traffico non possono continuare ad essere affrontate con soluzioni discontinue e reattive. L'Unione Europea ha individuato, nella Direttiva 40/2010, gli Intelligent Transportation Systems come una delle soluzioni necessarie, indicando agli stati membri la strada da percorrere. Definito il substrato normativo è stato presentato un ampio orizzonte delle principali tipologie ITS presenti sul mercato. L'obiettivo dello studio è quello di offrire una struttura urbana di organizzazione del traffico, basata sugli ITS, il cui fulcro è rappresentato dal centro urbano di gestione, adibito a ricevere informazioni dalla rete, in tempo reale, che devono essere elaborate e restituite all'utenza, sotto forma di indicazioni di vario tipo. Offrire informazioni corrette, senza soluzione di continuità, presuppone una modellazione dinamica delle reti, sia considerando le variazioni di domanda, sia rispetto i cambiamenti nel sistema dell'offerta. Il concetto stesso di informazione all'utenza comporta l'approfondimento dei meccanismi che regolano la scelta, sia all'istante di partenza, sia durante il viaggio. Sono presentati due approcci, il primo si fonda sulla teoria dell'utilità aleatoria e tenta di analizzare tutte le fasi che compongono le scelte dell'utente, rappresentandole secondo i modelli comportamentali della tecnica della circolazione; il secondo rovescia completamente la prospettiva, spostando l'attenzione dalle alternative disaggregate di scelta, verso un procedimento di continua calibrazione di macromodelli di deflusso largamente affermati. In un certo senso la teoria alla base di questa scelta si potrebbe definire come frutto di un procedimento euristico. La motivazione della presentazione di un approccio del genere si trova nei risultati stessi, cioè nella simulazione e previsione delle condizioni della rete in tempo reale. In particolare, sono mostrate due teorie, quella del Prof. Moshe Ben-Akiva del MIT di Boston e quella del Prof. Hani Mahmassani della Northwestern University. Le due speculazioni sono state scelte poiché hanno dato origine a due software, DynaMIT e DynaSMART, impiegati nei centri di gestione del traffico in alcune delle nazioni che più hanno investito sugli ITS.
Definita la base teorica necessaria per l'analisi e la previsione del traffico, sono presentati gli strumenti necessari per predisporre, in ambito urbano, una struttura di gestione e organizzazione intelligente del traffico. La studio è stato svolto con continui riferimenti alle tecnologie presenti sul mercato, in particolare ai sistemi adottati a Tokyo, Seoul e Singapore.
Oltre alla panoramica tecnica è evidenziata la necessità di un nuovo concetto di infrastruttura, non più intesa come elemento in sé, bensì come momento di relazione tra pubblico e privato. Ciò è possibile ponendo al centro del progetto l'utente, che potrà fare affidamento su un'assistenza personale alla guida che abiliti il guidatore a comunicare sempre e comunque, oltre a fornire una maggiore sicurezza di guida. Gli ITS permettono un'azione combinata riguardo diverse problematiche: la riduzione di congestione e tempi persi; una maggiore sicurezza per il guidatore attraverso l'assistenza alla guida e la fornitura di informazioni puntuali a bordo veicolo; una riduzione degli impatti ambientali e una maggiore accuratezza nella pianificazione degli interventi sulla rete, grazie ad un controllo in continuo delle condizioni di traffico. La definizione della struttura urbana intelligente è corredata dai risultati ottenuti nei casi analizzati. Inoltre sono mostrati gli studi della Commissione Europea focalizzati sull'applicabilità al caso europeo, che hanno evidenziato la possibilità di ridurre i tempi di spostamento fino al 20 %; di migliorare la sicurezza fino al 15%, di ridurre le emissioni inquinanti fino al 10% e dei consumi energetici del 12%. In generale è dimostrato come i vantaggi della creazione di una struttura ITS urbana, in realtà afflitte da problematiche trasportistiche e ambientali, superino notevolmente i costi di investimento. Lo studio ha mostrato inoltre come, seguendo alcune regole derivanti dall'esperienza internazionale, gli ITS possano essere impiegati in realtà italiane ed europee con notevoli benefici.
Il mondo ITS rappresenta, senza dubbio, un elemento cardine della società del futuro.

Informazioni tesi

  Autore: Daniele Fratti
  Tipo: Laurea II ciclo (magistrale o specialistica)
  Anno: 2010-11
  Università: Università degli Studi di Bologna
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  Relatore: Luca Mantecchini
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 297

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INTRODUZIONE Scopo della presente Tesi è di dare un prospetto del vasto orizzonte dei Sistemi Intelligenti applicati ai Trasporti, sia affrontando la modellazione dinamica dei flussi sulla rete, sia cercando di presentare gli elementi tecnologici necessari alla definizione di una struttura innovativa di gestione del traffico urbano. Il progresso nel settore dei trasporti rappresenta una delle sfide ineludibili del nuovo millennio, in quanto, a fronte di una crescita continua di domanda, la scarsità delle risorse spinge il legislatore ad adottare strategie nuove, rispetto al semplice ampliamento quantitativo delle infrastrutture. Inoltre, le tematiche concernenti le esternalità negative derivanti dal traffico non possono continuare ad essere affrontate con soluzioni discontinue e reattive. La prima parte della Tesi vuole offrire una panoramica della situazione nel mondo dei trasporti e soprattutto di come gli impatti sociali e ambientali, che ne derivano, siano divenuti inaccettabili. L’Unione Europea ha individuato, nella Direttiva 40/2010, gli Intelligent Transportation Systems come una delle soluzioni necessarie, indicando agli Stati membri la strada da percorrere. Definito il substrato normativo è stato presentato un ampio orizzonte delle principali tipologie di ITS presenti sul mercato. L’obiettivo dello studio è stato quello di presentare una struttura urbana di organizzazione del traffico, basata sugli ITS, il cui fulcro è rappresentato dal centro urbano di gestione, una struttura adibita a ricevere informazioni, in tempo reale, dalla rete, che devono essere elaborate e restituite all’utenza, sotto forma di indicazioni di vario tipo. Offrire informazioni corrette, senza soluzione di continuità, presuppone una modellazione dinamica delle reti, sia considerando le variazioni di domanda, sia rispetto i cambiamenti nel sistema dell’offerta. Il concetto stesso di informazione all’utente comporta l’approfondimento dei meccanismi che regolano la scelta, sia al momento della partenza sia durante il viaggio. Sono presentati due approcci, il primo si fonda sulla teoria dell’utilità aleatoria e tenta di analizzare tutte le fasi che compongono le scelte dell’utente, rappresentandole secondo i modelli comportamentali della tecnica della circolazione; il secondo rovescia completamente la prospettiva, spostando l’attenzione dalle alternative disaggregate di scelta, verso un procedimento di continua calibrazione di macromodelli di deflusso largamente affermati. In un certo senso la teoria alla base di questa scelta si fonda su un procedimento euristico. La motivazione della presentazione di un approccio del genere si trova nei risultati stessi, cioè quelli di una simulazione e previsione delle condizioni della rete in tempo reale. In particolare, nel presente lavoro saranno mostrate due teorie, quella del Prof. Moshe E. Ben-Akiva del Massachusetts Institute of Technology di Boston e quella del Prof. Hani Mahmassani della Northwestern University. Le due speculazioni sono state scelte poiché hanno condotto allo sviluppo

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Parole chiave

ingegneria civile
trasporti
its
strade
modelli predittivi
domanda di trasporto
intelligent transportation systems
smart roads
modellazione dinamica delle reti
teoria e tecnica della circolazione

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