CORSI E SEMINARI DI FORMAZIONE

UTILIZZO DEI MODELLI DI SIMULAZIONE DEL TRAFFICO: MODELLI MULTIMODALI E BIG DATA

giovedì 9 novembre 2017// Centro Studi PIM - Villa Scheibler

Modelli di simulazione Multimodale:

L’esperienza dell’utilizzo dei modelli al Centro Studi PIM

a cura di

Mauro Ing. Barzizza, Matteo ing. Gambino (Centro Studi PIM)

Alessandro Dott. Ing. Arena

Laurea specialistica a.a. 2015/2016

Ora di punta del mattino 8.00-9.00 13.800 NODI 29.400 ARCHI Tipologie stradali Capacità delle corsie Velocità di percorrenza Flusso rilevato: conteggi di traffico Pedaggi: sistema chiuso, sistema aperto

GRAFO di OFFERTA CENTRO STUDI PIM

785 ZONE- maggior livello di disaggregazione rispetto all’entità comunale: 36 MACRO-AREE PER LA CITTÀ DI MILANO – idonea per l’accessibilità; 225 UNITÀ SUB-COMUNALI PER I 38 COMUNI di corona del capoluogo Le città di Legnano-Busto Arsizio (2), Como-Varese (5), ecc. DISAGGREGAZIONE COMUNALE per i restanti comuni della Città Metropolitana di Milano e della Provincia di Monza Brianza e per 101 comuni delle altre Province confinanti; AGGREGAZIONE DI DUE O PIÙ COMUNI per le aree perimetrali.

MATRICE O/D E ZONIZZAZIONE CENTRO STUDI PIM

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MODELLO MONOMODALE TRAFFICO PRIVATO 2015

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MODELLO MONOMODALE TRAFFICO PRIVATO ATTUALE

Area di studio: territorio compreso tra A26 e A21 Fascia oraria: 8.00-9.00 Grazie alle nuove funzionalità del modello è stato possibile ridurre il numero complessivo di nodi e archi (soprattutto grafici) e quindi disporre di un modello più esteso ma allo stesso tempo più leggero.

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18.593 NODI 29.943 ARCHI 988 ZONE

MODELLO MULTIMODALE

MODELLO TRAFFICO PRIVATO

CENTRO STUDI PIM

NUOVO MODELLO TRASPORTO PUBBLICO

NUOVO MODELLO MULTIMODALE

- TRAFFICO PRIVATO - TRASPORTO PUBBLICO

FLUSSI STRADALI

VIAGGI SU TRASPORTO PUBBLICO

SCELTA MODALE

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STRUTTURA MODELLO MULTIMODALE

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MODELLO MULTIMODALE (RETE STRADALE E RETE FERROVIARIA)

MODELLO STOCASTICO

STRUTTURA A LOGIT MULTINOMIALE

DOMANDA RIGIDA

CLASSE DI UTENTI UNICA

ORA DI PUNTA MATTUTINA 8.00 – 9.00

DINAMICA NON INTERPERIODALE

988 ZONE DI ORIGINE E DESTINAZIONE

CARATTERISTICHE MODELLO MULTIMODALE IN USO AL CENTRO STUDI PIM

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RETE TRASPORTO

PRIVATO

RETE TRASPORTO PUBBLICO SU FERRO

RETE FERROVIARIA

METRO –TRAMVIE*

OFFERTA DI TRASPORTO

MULTI-MODALE

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INTEGRAZIONEAL MODELLO MONOMODALE

OFFERTA DI TRASPORTO

*finalizzate a rappresentare correttamente l’accessibilità al

capoluogo e relativi interscambi

INTEGRAZIONI AL MODELLO MONOMODALE

GRAFO DI RETE MULTIMODALE

NODI TOTALI: 17.043 ARCHI TOTALI: 35.766 ZONE: 988

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Infrastruttura

Servizi

Offerta di trasporto

Linee di forza Tram ATM

Metro Milano

Sistema Ferroviario Regionale

Alta Velocità

3328 nodi inseriti

3199 archi inseriti

74 linee

451 totale stazioni/fermate

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OFFERTA DI TRASPORTO

METROPOLITANE TRAM FERROVIA STAZIONI/FERMATE RETE STRADALE

COMPOSIZIONE INFRASTRUTTURA

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• linee “S” suburbane • Malpensa Express • 12 regionali veloci • 27 treni regionali • 11 treni interregionali • Treni Alta Velocità

SERVIZI FERROVIARI

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I servizi ferroviari sono stati modellizzati considerando: - il tempo effettivo tra 2 stazioni; - La frequenza nell’ora di punta;

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UTILIZZO DEI MODELLI DI SIMULAZIONE DEL TRAFFICO: I MODELLI MULTIMODALI E I BIG DATA Modelli Multimodali: L’esperienza dell’utilizzo dei modelli al Centro Studi PIM SERVIZI FERROVIARI

Le 4 linee metropolitane di Milano sono state modellizzate considerando: - il tempo totale tra i 2 capolinea - La frequenza nell’ora di punta

Le 2 linee che presentano delle biforcazioni (M1 e M2) sono state rappresentate come linee separate aventi, ciascuna, il tratto centrale in comune

SERVIZI METROPOLITANI

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Sono stati modellizzati i tram di Milano individuati come linee di forza (Tram 12, 15, 24, 27,31) in modo da simulare la corretta penetrazione nel capoluogo

Sono stati considerati: - il tempo totale tra i 2

capolinea - La frequenza nell’ora di

punta

SERVIZI TRANVIARI

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Il livello di servizio (parcheggi,

quantità di linee, etc.) divide le stazioni in:

medio-piccola importanza (massimo 10 km)

interscambio (massimo 20 km)

“porte di accesso” a Milano (raggiungibili da ogni zona)

FLUSSI TRASPORTO PUBBLICO: GENERAZIONE DEI PERCORSI

La stazione può essere raggiunta:

- A piedi o tramite trasporto locale, se essa è presente nella zona di residenza

- Con auto privata, purché al di sotto di una prefissata distanza funzione del livello di servizio della stazione stessa

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MATRICE DI

VIAGGIATORI

Matrice Regione Lombardia 2014:

-estrazione ora di punta 8.00 – 9.00 - adattamento alle 988 zone - eliminazione viaggi intrazonali

Matrice Ferro Regione

Lombardia

Matrice Trasporto Privato Regione

Lombardia

Matrice Trasporto Privato PIM

Matrice Ferro PIM

Nuova Matrice Trasporto Privato

Leggero PIM

COMPOSIZIONE DOMANDA DI TRASPORTO

Nuova Matrice Trasporto Privato PIM

Nuova Matrice Commerciali e

Pesanti PIM

Banca dati Rilievi Centro

Studi PIM

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Ripartizione degli spostamenti delle persone nei diversi modi.

RIPARTIZIONE MODALE: CALIBRAZIONE

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MATRICE DI VIAGGIATORI SCELTA MODALE:

Matrice trasporto

privato

Matrice trasporto pubblico

La calibrazione si basa sull’analisi delle OSSERVAZIONI e sul confronto con i COSTI associati ad ogni percorso.

Matrice COSTI T. pubblico

Matrice COSTI T. privato

Matrice trasporto

privato

Matrice trasporto pubblico

Si associano le matrici dei viaggi per modo e i relativi costi. Si considerano le coppie O/D che hanno valori non nulli in entrambe le matrici di spostamento indicando la SCELTA DEL MODO di un numero di viaggiatori a fronte di UN COSTO di viaggio sostenuto.

Si estrapolano I PESI che l’utenza associa a ciascun ATTRIBUTO DI COSTO di viaggio

Osservazioni Da modello

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Tra zone più esterne del grafo

CALIBRAZIONE: ANALISI DELLE OSSERVAZIONI

Tra zone interne

alla città di Milano

Tra zone collegate direttamente da 2 connettori

Tra zone senza

un’alternativa modale

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Può portare a risultati non verosimili contemplare osservazioni:

RIPARTIZIONE MODALE

Matrice Trasporto Pubblico

Matrice Trasporto Privato

Matrice totale degli Spostamenti

Scelta Modale

Utilità = Vi = ∑ βi • Xi

Logit Multinomiale

Utilità auto = β1 • Tempo a bordo + β2 • Distanza a bordo + + β3 • Pedaggio autostradale + cost1

Utilità TPL = β4 • Tempo attesa iniziale + β5 • Tempo attesa trasbordi + + β6 • Tempo a bordo + β7 • Tempo accesso stazione + + β8 • Distanza a bordo + β9 • Distanza accesso stazione + + β10 • Tariffa biglietto + cost2

Rappresentano il peso dato dall’utente all’attributo di costo

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log-verosimiglianza(β) = ln L(β)

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UTILIZZO DEI MODELLI DI SIMULAZIONE DEL TRAFFICO: I MODELLI MULTIMODALI E I BIG DATA Modelli Multimodali: Caratteristiche, dati di input e output, principali parametri

Scelta del set di Coefficienti b

•Numero di parametri considerati

•Aggregazioni di coefficienti analoghi

•Variazione del numero di osservazioni considerate

Determinazione di più scenari distinti per:

•Valore negativo dei coefficienti in quanto disutilità

•Coefficiente Tempo Auto < Coefficiente trasporto pubblico

•VOT trasporto privato > VOT trasporto pubblico

•VOT tempo di attesa > VOT tempo a bordo

Scelta dello scenario di modellizzazione:

• Ingresso: Matrice traffico privato

• Uscita: Flussi di traffico e costi auto

Assegnazione Traffico Privato

1. Determinazione dei percorsi (capacità archi stradali, velocità rete stradale, …)

2. Assegnazione tempi di percorrenza (in base a congestione stradale)

3. Assegnazione costo generalizzato [in minuti] (tempo + distanza + pedaggio)

4. Determinazione distribuzione degli spostamenti (probabilità di scelta dei percorsi)

5. Iterazione dei risultati Situazione di equilibrio (variazione dei flussi sui percorsi)

Visualizzazione e analisi dei FLUSSI sulla rete Determinazione COSTI dei percorsi:

Distanza Tempo Pedaggio

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• Ingresso: Matrice trasporto pubblico

• Uscita: Flussi di passeggeri e costi t. collettivo

Assegnazione Trasporto Pubblico

1. Generazione dei percorsi (velocità e frequenza dei servizi, velocità stradale per raggiungere le stazioni,…)

2. Assegnazione tempi di percorrenza

3. Assegnazione costo generalizzato [in minuti] (tempo a bordo + tempo di attesa + distanza + tariffa)

4. Determinazione distribuzione degli spostamenti (probabilità di scelta dei percorsi)

4. Iterazione dei risultati Situazione di equilibrio (variazione dei flussi sui percorsi)

Visualizzazione e analisi dei FLUSSI sulla rete Determinazione COSTI dei percorsi:

Distanza e tempo a bordo Distanza e tempo per raggiungere le stazioni Tempi di attesa (iniziale, ai trasbordi) numero trasbordi tariffa

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• Calcolo GAP che valuta, tra due iterazioni successive, la differenza dei flussi per i costi

• Verifica GAP<1% Test di convergenza

GAP = Differenze percentuali tra i flussi pesate sui costi

Tempo di un iterazione : 22 minuti

Numero iterazioni per convergenza = 21

Tempo totale simulazione : circa 8 ore

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Iterazione

CONVERGENZA

GAP% - limite 1%

distanza media a bordo 24 km

tempo medio a bordo 43 min

velocità media strade principali 69 km/h

velocità media strade secondarie 30 km/h

velocità media strade urbane 18 km/h

FLUSSI STRADALI – REGIONE METROPOLITANA (ora di punta del mattino - giorno feriale tipo)

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FLUSSI STRADALI – FOCUS SU MILANO (ora di punta del mattino - giorno feriale tipo)

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FLUSSI FERROVIARI – REGIONE METROPOLITANA (ora di punta del mattino - giorno feriale tipo)

distanza media a bordo 32 km

tempo medio a bordo 34 min

tempo medio di prima attesa 7 min

tempo media attesa interscambio 6 min

costo medio biglietti 4,30 €

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FLUSSI FERROVIARI – FOCUS SU MILANO (ora di punta del mattino - giorno feriale tipo)

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FLUSSI STRADALI E FERROVIARI REGIONE METROPOLITANA

(ora di punta del mattino – giorno feriale tipo)

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GRAZIE DELL’ATTENZIONE

Centro Studi PIM Centro Studi per la Programmazione Intercomunale dell'area Metropolitana via Felice Orsini, 21 [Villa Scheibler] 20157 Milano e-mail: segreteria@pim.mi.it Sito: http://www.pim.mi.it

Referente per l’organizzazione generale

arch. Cristina Alinovi cristina.alinovi@pim.mi.it

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