Obiettivo generale della ricerca proposta è lo sviluppo di nuovi
metodi per ottimizzare il controllo, la gestione, e la
pianificazione di una rete di trasporto pubblico individuale a
guida automatica o Personal Automated Transport (PAT) o Personal
Rapid Transit (PRT). La base della ricerca è l'ulteriore sviluppo
di un micro-simulatore che permette di analizzare il movimento di
ogni veicolo e il viaggio di ogni utente sulla rete PAT. Il ruolo
del micro-simulatore è essenziale per verificare nuovi algoritmi e
modelli di controllo, di logistica e di pianificazione. Continuiamo
con lo studio dei modelli stocastici, predittivi e macroscopici.
Inoltre applicheremo metodi della ricerca operativa sia per la
gestione della rete, sia per il design ottimo di una rete PAT. La
ricerca comprende anche il sistema di controllo del distanziamento
ed in particolare il sistema di sicurezza o "Automated Vehicle
Protection" (AVP).
Più recentemente si è aperto un filone di ricerca su i cosidetti
modi di trasporto "deboli" (pedoni, bicicletta) e ambienti urbani
seza automobile. L'obiettivo è di integrare tali modi di trasporto
e il PRT in un unico micro-simulatore basato sul simulatore open-source SUMO.
La ricerca proposta vuole focalizzarsi sullo sviluppo e
sull'analisi di un sistema di trasporto pubblico individuale a
guida automatica o Personal Automated Transport (PAT). Questo tipo
di trasporto, già noto come Personal Rapid Transit (PRT), è
costituito da piccoli veicoli (contenenti al massimo 6 passeggeri)
che marciano su rotaie leggere (1 metro quadrato di sezione circa)
sopra-elevate o sotterranee, ma sempre su corsie riservate. I
veicoli montano motori elettrici e sono completamente
automatizzati. La gestione di una rete di veicoli PAT viene
effettuata attraverso computer. Il servizio fornito da questi mezzi
di trasporto è di tipo "su richiesta", in tutto simile a quello
fornito da una rete di taxi: l'utente autorizzato raggiunge la
fermata PRT a lui più vicina e sale sul primo veicolo disponibile,
sceglie poi la destinazione per mezzo di un terminale interattivo e
viaggia fino alla stazione desiderata, senza fermarsi e senza
ulteriori interazioni col sistema. Il veicolo vuoto viene poi
riutilizzato o parcheggiato in un deposito. L' idea del PAT è già
nota da tempo nell'ambito dei trasporti innovativi. I primi
tentativi di realizzare una rete di piccoli veicoli automatizzati
risalgono addirittura agli anni '70. Negli ultimi anni in Europa si
è ripresa la ricerca sui sistemi PAT, soprattuto in Inghilterra con
il sistema ULTra (Urban Light Transport) in via di sviluppo per l'
aeroporto di Heathrow, Londra e il Vectus PRT a Upsalla, Svezia. Il
sistema PRT 2getthere sarà installato in Abu Dhabi come trasporto
sostenibile del progetto "MASDAR initiative" (vedi link per una
descrizione generale). Per avanzare lo sviluppo dei sistemi PAT è
prima di tutto necessario quantificare i suoi vantaggi potenziali.
In caso contrario, mancherebbe l'interesse da parte dei comuni e
degli operatori e quindi non ci sarebbe motivo per l'industria di
investire nelle tecnologie PRT. Serve, dunque un micro-simulatore
che permetta da una parte lo sviluppo e miglioramento di alcune
tecnologie coinvolte (ad esempio quello del controllo) e dall'altra
l'analisi dell'impatto di una rete intera, installato in un
ambiente tipico (urbano, sub-urbano). Tale micro-simulatore
permette di analizzare con alta precisione il movimento di ogni
veicolo e il viaggio di ogni utente. Non essendo infatti ancora
disponibile alcun dato sperimentale con reti PRT a larga scala, il
micro-simulatore diventa l'unico strumento per lo sviluppo e la
calibrazione di modelli semplificativi che servono ad ottimizzare
il controllo, la logistica e la pianificazione. Sul piano tecnico,
il problema maggiore risiede nella enorme complessità della
gestione e del controllo della rete: migliaia di veicoli devono
essere controllati contemporaneamente in modo tale che non si
fermino mai tra le stazioni di partenza e di arrivo, che la
distanza tra veicoli rimanga minima, che il comfort e la sicurezza
siano garantiti, e che ogni veicolo raggiunga la sua destinazione
nel più breve tempo possibile. Tuttavia, nonostante gli sforzi
impiegati ed i progressi fatti, nessuno è stato infatti finora in
grado di sviluppare dei concetti capaci di ridurre la complessità e
di migliorare il controllo di grandi quantità di veicoli. Il
micro-simulatore iTS MAIT, sviluppato dal 2003 presso l'istituto, è
già stato utilizzato in vari progetti di ricerca e applicazioni
commerciali, come per la verifica della rete PRT presso l'aeroporto
di Heathrow, Londra. Attualmente il micro-simulatore viene integrato nell'ambiente di microsimulazione SUMO, uno sviluppo open source della DLR a Berlino, Germania.
Un sistema di "Automated Vehicle Protection"
(AVP) è una tecnologia particolare che permette un distanziamento
minimo tra veicoli PRT. Il AVP stato sviluppato e implementato in
scala 1:10 presso l'istituto.
Elementi della ricerca proposta sono:
1.) Sviluppo di una nuova versione del micro-simulatore col nome SUMOPy. La
nuova versione consente anche il paragone delle prestazioni fra il PRT e mezzi di trasporto convenzionali. Un altro obiettivo è l'integrazione dei modelli stazionari,
macroscopici di una rete PRT, che permettono di analizzare meglio
l'interazione tra domanda ed offerta di trasporto.
2.) Metodi per la costruzione e visualizzazione di un digital twin dei trasporti di una città, unando SUMO, SUMOPy e Unreal Engine.
