1

Telematica e Sostenibilità del Trasporto Urbano

Roma 14 Giugno 2002

Architetture per la Gestione del Trasporto Urbano

Eugenio MORELLO – CSST (Torino)

Gino FRANCO - MIZAR (Torino)

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Il Problema ……...

Minori viaggi sul TP

Aumento costi TP

Più viaggi in autoPercezione di

Prestazioni inferiori e di alti costi del Trasporto

Pubblico

Più CONGESTIONE

Più INCIDENTI

Più INQUINAMENTO

aumento uso dell’auto

Aree metropolitane

Aree extraurbane

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Le necessità ……...

Pianificare il Sistema dei

trasporti

Gestire trasporti e ambiente

Esperienze consolidate- uso di modelli;- diversi “tools” disponibili.

Domanda e & parking management

ITS

infrastrutture

Veicoli

Sistema Sistema mobilitàmobilità

Lo scenario- approccio globale;

integrazione

4

L’Approccio Globale

Gestione Domanda

ITSITS

Infrastrutture

Veicoli

Sistema Sistema della della

MobilitàMobilitàTraffico e Traffico e ambienteambiente

� Pianificazione delle infrastrutture

� miglior uso delle risorse� riequilibrio modale

(passeggeri e merci)

integrazione

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L’obiettivo

� La relazione fondamentale

� Obiettivo degli interventi• a parità di domanda diminuire i costi• a parità di costo aumentare la domanda servita

domanda

Costo gen.

6

� Fluidificare il traffico� ridistribuire i flussi di

traffico� ottimizzare la gestione dei

veicoli

ITSITS

Gli interventi ITS

� Migliore gestione delle risorse disponibili

• raccolta e rilevazione dati (traffico, ambiente)

• regolazione e controllo dei flussi di traffico

• distribuzione delle informazioni agli utenti

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� Fluidificare il traffico• Controllo velocità e uso corsie• ramp-metering• controllo semaforico • priorità semaforica• pagamento pedaggi• incident management

� ridistribuire i flussi di traffico• informazione utenza (pre trip, on-trip)• indirizzamento e guidance (VMS, Nav. Dinamica)

� ottimizzare la gestione dei veicoli• monitoraggio e gestione flotte (TP e flotte speciali)• monitoraggio e gestione flotte merci

Gli interventi ITS

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INTEGRAZIONE di differenti sistemi (innovativi o “state of art”)

L’ “integrazione” nell’ITS

INTEGRAZIONE delle funzioni di gestione della mobilità

architettura

+

9

L’architettura di riferimento

� Il progetto per l’Architettura NazionaleArchitetturaArchitettura (PGTL): “La struttura che identifica le funzioni, le

caratteristiche e le relazioni tra tutti gli elementi coinvolti dalla telematica nel perseguimento dei sistemi di trasporto intelligenti: servizi, sistemi tecnologici, attori, norme.”

Quadro di riferimento in evoluzione per l’ITS:� regole e criteri di integrazioneintegrazione per sistemi e servizi� riferimenti per l’interoperabilitàinteroperabilità a livello nazionale ed europeo� indicazioni per soluzioni aperteaperte e compatibili

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Elementi dell’Architettura Nazionale

� Lista dei Requisiti UtenteRequisiti Utente� Architettura Tecnica (funzionale e fisica)Tecnica (funzionale e fisica)

• Servizi prioritari• Funzionale• Fisica e di comunicazione

� Architettura OrganizzativaOrganizzativa�� Strumento informaticoStrumento informatico� Analisi dei vincolivincoli (norme e standard)� Piano di formazioneformazione

Riferimento comuneper applicazioni ITS

• Schemi/Modelli• Terminologia• Raccomandazioni

Riferimento comuneper applicazioni ITS

• Schemi/Modelli• Terminologia• Raccomandazioni

Priorità:Integrazione dei diversi modi di trasporto

11SETSET NOVNOV20012001 20022002

B1B1

10 Apr10 Apr

Architettura Nazionale - Piano delle attività

Requisiti Utente

Arch. Tecnica

Arch. Organizzativa

Tool di supporto

Analisi Vincoli

Formazione

B2B2

31 31 MagMag

B3B3

31 Lug31 Lug

V.1V.1

28 28 OttOtt

revisionibozze

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Architettura dell’ITS urbano (I)

� Requirements di base• Partire dai sistemi esistenti• Consentire lo scambio e la condivisione di

dati e informazioni implementando le capacità di “rete”

• Favorire l’implementazione di funzioni gerarchicamente superiori per il coordinamento

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Architettura dell’ITS urbano (II)

� Peculiarità dell’ambito urbano• Complessità della rete di trasporto• complessità del quadro organizzativo• Ambiente “sensibile”• Impossibilità per singoli enti di “implementare tutto”

� Cooperazione fra sistemi e organizzazioni• Adozione di Data Dictionary, Location Reference e formati

dei messaggi di scambio condivisi• Merging dei dati disponibili• Completamento delle informazioni mediante “modelli”• disponibilità al controllo coordinato• condivisione delle risorse (infrastrutture di comunicazione)

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Architettura dell’ITS urbano (III)

� Insieme di sistemi indipendenti e autonomi

� Una rete cittadina per lo scambio di dati

� Una funzione superiore di “Supervisione”

� La condivisione delle risorse di comunicazione per contenere i costi

Multi Functional Outstations

Centres

Peripherals

Backbone Open Network

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� COOPERATIVE MONITORING : lo stato del traffico, dei trasporti e dell’ambiente sono stimati utilizzando opportune tecniche di “data fusion”, in particolare usando:

� i dati disponibili, generati dai sottosistemi � integrando e completando con dati “modellati”

� FEASIBLE EQUILIBRIUM :l’”equilibrio” del sistema traffico-ambiente è usato come “punto di riferimento” per la distribuzione dei flussi (determinato con l’ausilio di modelli di assegnazione)

� COOPERATIVE CONTROL :la strategia di controllo per i sottosistemi agisce in feed-back cercando di ridurre la differenza fra lo “stato” reale e quello di “riferimento”

� COOPERATIVE MONITORING : lo stato del traffico, dei trasporti e dell’ambiente sono stimati utilizzando opportune tecniche di “data fusion”, in particolare usando:

� i dati disponibili, generati dai sottosistemi � integrando e completando con dati “modellati”

� FEASIBLE EQUILIBRIUM :l’”equilibrio” del sistema traffico-ambiente è usato come “punto di riferimento” per la distribuzione dei flussi (determinato con l’ausilio di modelli di assegnazione)

� COOPERATIVE CONTROL :la strategia di controllo per i sottosistemi agisce in feed-back cercando di ridurre la differenza fra lo “stato” reale e quello di “riferimento”

Architettura dell’ITS urbano (IV)“Basic operation principles”

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Architettura dell’ITS urbano (V)

� Le criticità• difficoltà ad accettare schemi di controllo

coordinato che vengono percepiti come limitativi dell’autonomia dei singoli “attori”

• interesse collettivo che può essere in conflitto con gli interessi di business di singoli “attori”

• difficoltà a separare le responsabilità in schemi di condivisione delle infrastrutture

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Alcuni esempi di realizzazioni

� Il sistema 5T a Torino e TITOS

� Il progetto ATENA a Napoli

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Alcuni esempi (I)

La gestione integrata traffico ambiente a Torino : Il sistema

� 5T è un sistema integrato dove diversi sottosistemi (UTC, PTMS, VMS, PK, ENV) cooperano con il coordinamento del SUPERVISORE;

� Il SUPERVISORE integra i dati di traffico e ambientali, costruisce una fotografia accurata dello stato della rete e definisce dinamicamente una distribuzione dei flussi sulla rete ritenuta “ottimale” (equilibrio User Optimum);

� 5T è un sistema integrato dove diversi sottosistemi (UTC, PTMS, VMS, PK, ENV) cooperano con il coordinamento del SUPERVISORE;

� Il SUPERVISORE integra i dati di traffico e ambientali, costruisce una fotografia accurata dello stato della rete e definisce dinamicamente una distribuzione dei flussi sulla rete ritenuta “ottimale” (equilibrio User Optimum);

19Multifuntion Outstation

Multifuntion Outstation

Variable Direction SignVariable Direction Sign

Parking Guidance Sign

Parking Guidance Sign

Public AccessTerminal

Public AccessTerminal

At-stop displayAt-stop display

La gestione integrata traffico - ambiente a Torino : Il sistema 5T – GLI IMPIANTI

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La gestione integrata traffico - ambiente a Torino : Il sistema 5T – IL SUPERVISORE

� La Strategia definita dal SUPERVISORE è basata sui seguenti concetti base:

• FEASIBLE EQUILIBRIUM• LINK PROTECTION • EQUIVALENT DENSITY • EQUILIBRIUM KEEPING CONTROL• REROUTING

Ovvero: “Un link deve essere PROTETTO quando la DENSITA’ EQUIVALENTE misurata è superiore a quella definita come ottimale dall’EQUILIBRIO”.

� La Strategia definita dal SUPERVISORE è basata sui seguenti concetti base:

• FEASIBLE EQUILIBRIUM• LINK PROTECTION • EQUIVALENT DENSITY • EQUILIBRIUM KEEPING CONTROL• REROUTING

Ovvero: “Un link deve essere PROTETTO quando la DENSITA’ EQUIVALENTE misurata è superiore a quella definita come ottimale dall’EQUILIBRIO”.

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La gestione integrata traffico - ambiente a Torino : Il sistema 5T – IL SUPERVISORE

SUPERVISOR STRATEGYSUPERVISOR STRATEGY

♦ Link protection concept♦ state variable X = f (de, dnom, dmax)

x

d nom dmax

1

deadmittance function

SUPERVISOR STRATEGYSUPERVISOR STRATEGY

• Equivalent density is computed taking intoaccount:– Traffic density A– Pollution indicators A– PT travel time (link based) A– RG travel time (link based) A– Special events (incident, congestion, M road work) by operator

SUPERVISOR STRATEGYSUPERVISOR STRATEGY• Rerouting Strategy

– for each link definition of turningpercentage per exiting link and perdestination ααααijD

D

i

j

D

j

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Andamento valore medio az ione controllo

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22ore

azio

ne c

ontr

ollo LSSN indctr

MSSN indctr

VSSN indctr

SSSN indctr

DSSN indctr

Andamento valore medio az ione controllo

0

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MSSN indctr

VSSN indctr

SSSN indctr

DSSN indctr

OD Trips per Type of day

0

50000

100000

150000

200000

250000

0.00

1.00

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5.00

6.00

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8.00

9.00

10.0

0

11.0

0

12.0

0

13.0

0

14.0

0

15.0

0

16.0

0

17.0

0

18.0

0

19.0

0

20.0

0

21.0

0

22.0

0

23.0

0

hour

trip

s O

D

DSSNLSSNMSSNVSSNSSSNOD_92

OD Trips per Type of day

0

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100000

150000

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hour

trip

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D

DSSNLSSNMSSNVSSNSSSNOD_92

Traffic monitoring On-line updating of OD matricesconfronto tempi rilevati vs. osservati (min) (percorsi)

0

5

10

15

20

0 5 10 15 20

rile v ato

osse

rvat

o

confronto tempi rilevati vs. osservati (min) (percorsi)

0

5

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20

0 5 10 15 20

rile v ato

osse

rvat

o

Com parison of trave l tim e m odels

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

0 500 1000 1500e quiv ale nt flow

trav

el t

ime

(m

in/K

m)

observerassignment

Com parison of trave l tim e m odels

0

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0 500 1000 1500e quiv ale nt flow

trav

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(m

in/K

m)

observerassignment

On-line assignmentComparison between measured and assigned flow

22/5/1997 at 9:00

0

500

1000

1500

2000

0 500 1000 1500 2000

Measured flow (veh/hr)

Ass

igne

d flo

w (v

eh/h

r)

Results:N.Link = 368MAE% = 18.3%RMSE% = 26.3%

Comparison between measured and assigned flow 22/5/1997 at 9:00

0

500

1000

1500

2000

0 500 1000 1500 2000

Measured flow (veh/hr)

Ass

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w (v

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Results:N.Link = 368MAE% = 18.3%RMSE% = 26.3%

High level control strategy

La gestione integrata traffico - ambiente a Torino : Il sistema 5T – LA VALUTAZIONE

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TITOS – piattaforma Plug & Play

Data/serviceproviders

Equipmentsuppliers

....

.... Real Time Data

ProcessingEngines

CommunicationChannels

UserTerminals

@

DAB, GSM, FM, ...

Attori risorse interfacce

clienti

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TITOS

� Servizi forniti da 5T:

– informazioni sul traffico in tempo reale – orari TP statici e dinamici – disponibilità posti PK– Multimodal trip planning– avvisi di “allerta” sulla disponibilità di posti PK– avvisi di “allerta” per congestione su percorsi

preselezionati dall’utente

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Alcuni esempi (II)

La gestione integrata traffico, ambiente, flotte a Napoli : Il sistema

� ATENA è un sistema integrato dove diversi sottosistemi (UTC, VMS, PK, ENV, FC-mia) cooperano con il coordinamento del SUPERVISORE

� ATENA è un sistema integrato dove diversi sottosistemi (UTC, VMS, PK, ENV, FC-mia) cooperano con il coordinamento del SUPERVISORE

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La gestione integrata traffico, ambiente, flotte a Napoli : Il sistema ATENA

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La gestione integrata traffico, ambiente, flotte a Napoli : Il sistema ATENA

RETE GSM

Centrale di monitoraggio e gestione flotta

Gestore parcheggio di interscambio

Centrale di gestione e controllo trafficodati fpc

dati gestione e condizione energetica vetture elettriche

RETE ETHERNET

LINEE TELEFONICHE

informazioni sul traffico

FLOTTA AUTOVEICOLI

M.I.A.

Multipla metano

Marea bifuel

Multipla ibrida

600 elettrica

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Vantaggi e limiti dei sistemi ITS

� Vantaggi:• Interventi poco costosi se confrontati con quelli

infrastrutturali;• possibilità di interventi “estesi” con diffusione dei benefici;• tempi di attuazione relativamente brevi;• buona accettabilità da parte degli utenti;

� Limiti:• impatti significativi, ma è necessario “vedere oltre”;• mercato non sempre “maturo”;• “normativa” scarsa;• standards “in progress”;• necessita di “gestire” • scarsa “visibilità”

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Riassumendo….. (I)

� l’impiego di tecnologie ATT deve essere convenientemente integrato in un quadro di politiche per il trasporto che agiscono anche sugli altri fattori che influenzano la mobilità (infrastrutture, domanda, territorio)

� Nessuna singola tecnologia o tecnica può da sola risolvere il problema della mobilità.

� La realizzazione di sistemi ATT integrati sarà graduale, partendo dalla situazione esistente e definendo e realizzando architetture aperte in grado di accettare progressive espansionie inclusioni di nuovi sistemi e servizi

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….riassumendo…. (II)

� In ambito urbano gli attori che operano nel campo dei trasporti sono diversi e hanno diverse responsabilità: difficilmente accetteranno regole o indicazioni troppo restrittive per lo sviluppo dei propri sistemi, né saranno disponibili a delegare responsabilità a soggetti esterni.

� Il sistema integrato deve prevedere la coesistenza di sistemi diversi, ciascuno con proprie regole, ambiente operativo, piano di sviluppo, ecc. che accettino però di interfacciarsi e di scambiare dati e informazioni con gli altri.

� È necessario prevedere una funzione gerarchicamente superiore di coordinamento dell’integrazione

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GRAZIE per l’attenzione