LA STIMA DELLA DOMANDA DI TRASPORTO

Transcript

1 CORSO DI GESTIONE DEI SISTEMI DI TRASPORTO 1 LA STIMA DELLA DOMANDA DI TRASPORTO Armando Cartenì Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile ed Ambientale Università degli Studi di Napoli Federico II

2 2 L IPLEMENTAIZONE DEL MODELLO DI OFFERTA DI TRASPORTO le ultime attività prima di stimare la domanda

3 3 le ultime attività per il modello di offerta di trasporto Come si creano le selezioni: centroidi (0 reale; 1 Interno; 2 esterno) e connettori

4 le ultime attività per il modello di offerta di trasporto 4 Come si crea il file rete (network) definisce i campi delle funzioni di costo da utilizzare Selezionarli tutti

5 le ultime attività per il modello di offerta di trasporto Il calcolo degli attributi di livello di servizio per la sima della domanda per la verifica del mod. offerta 5

6 le ultime attività per il modello di offerta di trasporto 6 Il calcolo degli attributi di livello di servizio: come esportare le matrici in.dbf

7 La stima della domanda di mobilità 7

8 I METODI DI STIMA DELLA DOMANDA DI MOBILITÀ L analisi e la progettazione di interventi su un sistema di trasporto richiede la stima della: domanda attuale e/o origine destinazione domanda futura (prevista) funzione di interventi sul sistema dei trasporti origine destinazione? Nuova infrastruttura 8

9 I METODI DI STIMA DELLA DOMANDA DI MOBILITÀ 9 Metodi quantitativi (stima) Per la domanda Stima diretta vs. Stima da modello

10 I METODI DI STIMA DELLA DOMANDA DI MOBILITÀ 10 Stima le scelte osservate di mobilità, è in grado di riprodurre il numero di utenti che si spostano dall origine o alla destinazione d con il modo m VANTAGGI: più economica più «semplice» da implementare (es. minori competenze tecniche) SVANTAGGI: limitata capacità previsionale (es. ZTL, non basta una stima diretta) permette la stima solo della domanda attuale In genere può essere utilizzata per una pianificazione tattica/ operativa di breve periodo (es. regolazione semaforica, versi di circolazione)

11 I METODI DI STIMA DELLA DOMANDA DI MOBILITÀ Un modello di domanda di trasporto può essere definito come una relazione matematica che consente di associare ad un dato sistema di attività e di offerta di trasporto il valore medio del flusso di domanda in un determinato periodo di riferimento con le sue caratteristiche rilevanti (motivo, modo, percorso) VANTAGGI: Elevata capacità previsionale È possibile stimare la domanda di mobilità in scenari progettuali ipotetici (es. nuove linee di metro, nuove strade, nuove aree residenziali) SVANTAGGI: Più complessa e in alcuni casi più costosa Necessità di competenze tecniche elevate In genere può essere utilizzata per una pianificazione strategica/tattica di medio/lungo periodo (es. nuove linee di metro, nuove strade, nuove aree residenziali) 11

12 12 I METODI DI STIMA DELLA DOMANDA DI MOBILITÀ Per poter caratterizzare la domanda di mobilità è necessario definire 1) Area di progetto: l area geografica all interno della quale si trova il sistema di trasporto sul quale si intende intervenire 2) Area di studio: l area geografica all interno della quale si ritiene si esauriscano la maggior parte degli effetti degli interventi progettati 3) Zone di traffico: aggregare le possibili origini e destinazioni in zone omogenee

13 Origine Destin. 1 2 d N Emesso 1 d 1. 2 d 2. o d od d o. A C B D N d N. Attratto d.1 d.2 d.d d.n Totale A: Spostamenti I-I (origine e destinazione interne all area di studio), anche detti Spostamenti Interni B: Spostamenti I-E (origine interna all area di studio e destinazione esterna), anche detti Spostamenti di Scambio C: Spostamenti E-I, anche detti Spostamenti di Scambio D: Spostamenti E-E, anche detti Spostamenti di Attraversamento 13

14 Come stimare le diverse parti della matrice o/d? o/d 1 2 d n 1 2 o STIMA A DA MODELLO/ DIRETTA B STIMA DIRETTA STIMA C D n DIRETTA STIMA DIRETTA Gli spostamenti di scambio ed attraversamento non possono essere stimati tramite modelli (non si possono stimare le caratteristiche dell offerta e quelle socio-economiche non disponendo di una zonizzazione (origine e destinazioni degli spostamenti)) 14

15 La stima da modello 1. Modelli Comportamentali tentano di riprodurre le scelte di viaggio effettuate/osservate, a partire da ipotesi sul comportamento degli utenti VANTAGGI: riproducono meglio le scelte degli utenti SVANTAGGI: più complessi da implementare/calibrare 2. Modelli non Comportamentali (talvolta detti anche descrittivi) Stimano una relazione tra la domanda di mobilità ed attributi sia del sistema delle attività (es. residenti, occupati) che di quello dei trasporti (es. tempi e costi di viaggio) VANTAGGI: più semplici da implementare/calibrare buoni per la stima della domanda attuale SVANTAGGI: riproducono peggio domanda di mobilità riferita a scenari progettuali (minore capacità di catturare variazioni di comportamento degli utenti) 15

16 Un esempio di stima diretta 16 UN ESEMPIO di campionamento mediante Randomizzazione stratificata Popolazione d interesse Strato 1: 20 Donne Strato 2: 17 Uomini Randomizzazione Randomizzazione

17 Stima della domanda di scambio ed attraversamento 17

18 18 E i = Flusso rilevato in entrata all area di studio dal centroide esterno i U i = Flusso rilevato in uscita dall area di studio dal centroide esterno i Centroide esterno Flusso auto entrata E i Flusso auto uscita U i U i E i

19 E i 1 2 Esempio: la domanda di attraversamento che esce dalla zona 2 è = 133,33*3(O-D) = 400 auto a b c Domanda scambio 3 4 U j d i,j , , , ,33 TOT 133,33x12=1600 d E E 1,3 =0,4 E Centroide esterno 500/1500=0.33 U 1 U 2 +U 3 +U 4 Flusso auto entrata E i Flusso auto uscita U i

20 /3000=0.33 E i 1 2 a b c 3 4 U j d E I 1,b =(1-0,4) E add b add a +add b +add c Domanda scambio d i,j 1-a b c a 200 TOT 200x12=2400 Centroide interno Addetti (add i ) a b c 1.000

21 21 800/1600=0.33 E i 1 2 a b c 3 4 U j 33, d I E a,2 =(U 2-400) Tot. domanda di attraversamento che esce da 2 pop a pop a +pop b +pop c Domanda scambio d i,j a 1 33,33 a 2 33,33 a 3 33,33 a 4 33,33 TOT 33x12=400 Centroide interno Popolazione (pop i ) a 800 b 800 c 800

22 22 Stimata la domanda di scambio ed attraversamento è opportuno fare delle verifiche di congruenza 1. La somma di tutta la domanda uscente da ogni zona i deve essere pari a U i 33,33 * ,33 * 3 = La somma di tutta la domanda entrante da ogni zona i deve essere pari a E i inoltre quella di attraversamento totale deve essere il 40% del totale 200 * ,33 * 3 = Domanda di attraversamento totale spostamenti = 0.4 * (somma E i )

23 Stima della domanda interna 23

24 Come stimare le diverse parti della matrice o/d? o/d 1 2 d n 1 2 o STIMA A DA MODELLO/ DIRETTA B STIMA DIRETTA STIMA C D n DIRETTA STIMA DIRETTA Gli spostamenti di scambio ed attraversamento non possono essere stimati tramite modelli (non si possono stimare le caratteristiche dell offerta e quelle socio-economiche non disponendo di una zonizzazione (origine e destinazioni degli spostamenti)) 24

25 Stima della domanda interna esiste un modello Mi sposto? Quanti spostamenti farò? matematico Nessuno (resto a casa) ad-hoc uno spostamento Dove vado (quale destinazione)? Centro commerciale? Via scarlatti? Via dei mille? Con quale modo ci vado? Auto Moto Metro Bus Piedi e con quale percorso (modello di assegnazione)? 25

26 Esempio numerico 26

27 Esempio numerico STIMA DELLA DOMANDA DI MOBILITA 3 zone di traffico ORA DI PUNTA : 07:30 8:30 CATEGORIA: Lavoratori (lav) MOTIVO DELLO SPOST: Casa Lavoro 2 MODI DI TRASPORTO: AUTO E TRENO ZONA OCCUPATI 5000 ADDETTI d lav odm=d lav o p lav [d/o] p lav [m/od] ZONA OCCUPATI 3500 ADDETTI 33 minuti TOT (acc.+attesa+bordo) 22 minuti 15 minuti 26 minuti TOT (acc.+attesa+bordo) 10 minuti 21 minuti TOT ZONA OCCUPATI 2000 ADDETTI 27

28 Esempio numerico 28 MODELLO DI EMISSIONE INDICE PER CATEGORIA d lav o= OCC o m[o,lav,7:30-8:30] m[o,lav,7:30-8:30] = 0,73 Emessi 7:30-8:30 OCCUPATI ZONA ZONA ZONA ZONA ZONA ZONA

29 Esempio numerico MODELLO DI DISTRIBUZIONE Modello non comportamentale Modello gravitazionale β 1 1,3 β 2-0,5 ADDETTI ZONA ZONA T od (minuti) ZONA p (d o) TOT 1 68% 12% 20% 100% 2 44% 23% 34% 100% 3 36% 16% 48% 100% 29

30 Esempio numerico MODELLO DI SCELTA MODALE Due modi considerati: Auto e Treno Hp: Stesso Tempo di percorrenza per i due modi Servizio regolare : I=12 T w =6 minuti Per raggiungere la stazione T ACC =6 minuti p i i exp V m/ od m / od 2 exp i V m'/ m' 1 od V auto =β t * T auto +β c * C auto V treno =β t * T treno +β c * C treno 30

31 Esempio numerico 31 T od AUTO (minuti) T od TRENO (minuti) C od AUTO (euro) , ,9 0 0, ,9 0 Strade a pedaggio T 3 1 =T acc +T w +T B ( ) C od Treno c Costo del biglietto = 1,3-0,32-0,04 VOT= 7,5 ( /h)

32 Esempio numerico 32 UTILITÀ AUTO ,89-0,75 2-0, ,69 3-0,75-0,69 - UTILITÀ TRENO ,4-1,70 2-1, ,20 3-1,70-1,20 - p (auto od) p(treno od) % 69% 2 62% - 62% 3 69% 62% % 31% 2 38% - 38% 3 31% 38% -

33 Esempio numerico LE MATRICI O-D MODALI d lav odm=d lav o p lav [d/o] p lav [m/od] p (d o) p (auto od) % 12% 20% * * 2 44% 23% 34% 3 36% 16% 48% 1-62% 69% 2 62% - 62% 3 69% 62% - = d odauto = TOT EMESSSI TOT ATTRATTI

34 Esempio numerico LE MATRICI O-D MODALI d odtreno = p (d o) p(treno od) % 12% 20% * * 2 44% 23% 34% 3 36% 16% 48% 1-38% 31% 2 38% - 38% 3 31% 38% - = TOT EMESSSI TOT ATTRATTI

35 Esempio numerico 35 Intervento 1: Costruzione di una nuova strada tra la zona 1 e la zona 3 EFFETTO: riduzione dei tempi di viaggio in auto del 15% 18 minuti

36 Esempio numerico Intervento 1: Effetti sulla distribuzione degli spostamenti , , Matrice di distribuzione prima Effetto della nuova infrastruttura: riduzione del 15% del tempo di percorrenza tra 1 e 3 Matrice di distribuzione dopo % 12% 20% 2 44% 23% 34% 3 36% 16% 48% 1 67% 12% 22% 2 44% 23% 34% 3 38% 16% 46% + 34 spostamenti per lavoro da 3 a 1 Aumento dell 8% la probabilità di andare da 1 a 3 36

37 Esempio numerico Intervento 1: Effetti sulla scelta modale PRIMA DELL INTERVENTO p(treno od) % 62% 69% 1 50% 38% 31% 2 62% 50% 62% 2 38% 50% 38% 3 69% 62% 50% 3 31% 38% 50% DOPO L INTERVENTO p(treno od) % 62% 72% 2 62% 50% 62% 3 72% 62% 50% 1 50% 38% 28% 2 38% 50% 38% 3 28% 38% 50% Ariducendo del 15% il costo per andare dalla zona 1 alla zona 3 con l auto c è un aumento del 4% della probabilità di scegliere l auto 43 spostamenti in più in auto da 3 a 1 37

38 Esempio numerico 38 Intervento 2: Costruzione di una nuova industria nella zona 1 Aumento del 10% numero di addetti nella zona 1 ADDETTI prima dell intervento ZONA ADDETTI dopo l intervento ZONA ZONA ZONA ZONA ZONA

39 39 Esempio numerico Intervento 2: Effetti sulla distribuzione degli spostamenti Matrice di distribuzione prima % 12% 20% 2 44% 23% 34% 3 36% 16% 48% Matrice di distribuzione dopo INCREMENTO 1 (%) % 11% 19% 2 47% 22% 32% 3 39% 16% 45% 1 (+ spostamenti per lavoro destinazione 1) 1 4% % % 53

40 I modelli da utilizzare per l esercitazione 40

41 Stima della domanda interna Il modello utilizzato è del tipo "indice per categorie", e permette di stimare il numero medio di spostamenti emessi dalla zona o nella fascia oraria in esame ( ) per il motivo s considerato. Calcolo del numero medio di spostamenti totali ET(o) con origine nella zona: ET(o) N(o) m(s) p N(o) numero di decisori per il motivo s dello spostamento, ricavabile da dati ISTAT Casa-Lavoro si considera la popolazione attiva nella zona o Casa-Altro si considerano le famiglie residenti nella zona o m(s) è il numero medio degli spostamenti giornalieri effettuati da un decisore per il motivo s e p è la frazione di spostamenti che avvengono nella fascia oraria considerata; Motivo spostamento m p Casa-Lavoro Casa-Altro

42 Stima della domanda interna ATTENZIONE!!! Stimato il numero medio di spostamenti totali ET(o) con origine nella zona o per ottenere quelli emessi destinati nelle zone interne all area di studio è necessario, per ciascuna zona, sottrarre la domanda destinata all esterno dell area di studio (I-E) stimata in precedenza: EI(o) ET(o) ES(o) ES(a) = 1 33,33 x 4 = 133,33 2 EI(o) = ,33 ET(a) = 400 a b c 3 4 Domanda scambio d i,j a 1 33,33 a 2 33,33 a 3 33,33 a 4 33,33 TOT 33x12=400 42

43 Stima della domanda interna 43 Per la stima della percentuale di spostamento da o a d per il motivo s si userà il modello: p(d/os) k A y1 d y1 k A exp( y 2 exp( y lsum _ mod 2 od lsum _ mod ) ok ) dove: Ad: capacità attrattiva delle zone d (interne all area di studio) dipendente dal motivo dello spostamento (per il motivo Casa-Lavoro si considerino gli addetti totali, per quello Casa-Altri Motivi la somma degli addetti ai servizi ed all istruzione); lsum_mod od : soddisfazione del modello di scelta modale connessa allo spostamento tra una qualunque zona o ed una qualunque zona d, entrambe interne all area di studio; Per il motivo dello spostamento Casa-Lavoro: y 1 = 1.23; y 2 = 1.14; Per il motivo dello spostamento Casa-Altro: y 1 = 0.99; y 2 = 1.37;

44 Stima della domanda interna 44 Le probabilità di scelta dei singoli modi di trasporto (Auto, Bus, Piedi) si calcolino mediante un modello di utilità casuale di tipo Logit: p(m/od)= exp(v od piedi exp(v )+ exp(v od m od bus ) ) exp(v od Auto ) V od Auto bordo TV od od Auto Auto cos bordo to od od od od od d d C T Auto C Park cos to C Auto park Diff CPark_ park park Diff Auto_ park Auto V od Bus bordo TV od od Bus Bus Attesa bordo T T od od Attesa Bus Ped Attesa T T od od PedAttesa _ bus Ped cos to T C od od PedBus _ bus Bus cos to C od Bus Bus od od T Piedi VPiedi ped T od Piedi

45 Stima della domanda interna dove: TAuto od Tbus od = tempo di minimo costo (in ore) su rete stradale relativo alla coppia od, viene calcolato sul minimo percorso in condizioni di flusso nullo; a tale scopo di utilizza il modello di offerta implementato nel software Transcad; = TAttesa od tempo a bordo (in ore) su rete collettiva relativo alla coppia od (fornito ai singoli gruppi di esercitazione); = tempo di attesa (in ore) alla fermata su rete collettiva relativo alla coppia od (fornito ai singoli gruppi di esercitazione); TPed_bus od = tempo a piedi (in ore) di accesso-egresso dalle fermate su rete collettiva relativo alla coppia od (fornito ai singoli gruppi di esercitazione); Tpiedi od = tempo di minimo costo (in ore) su rete pedonale relativo alla coppia od, viene approssimato considerando la distanza su minimo percorso stradale (in Km) tra i centroidi di zona ed una velocità pedonale media di 3.6 km/h; a tale scopo di utilizza il modello di offerta implementato nel software Transcad; 45

46 Stima della domanda interna 46 C Auto od = costo del trasporto privato sulla relazione od (in euro), pari a C od autro euro 0, 3 D Km od Km essendo Dod la distanza su rete per il modo auto (espressa in Km) tra i centroidi delle zone o e d, che viene calcolata sul minimo percorso in condizioni di flusso nullo; C od Park Cbus od = = il costo del parcheggio, considerato in via semplificata sempre pari ad 1 euro; costo del trasporto collettivo sulla relazione o/d (in euro), pari a C od bus =1,3 euro Diff_park d = 0,1,2 in funzione della difficoltà di parcheggiare l auto nella zona di destinazione d.

47 Stima della domanda interna 47 I valori orientativi dei coefficienti beta da adottare nell esercitazione sono riportati nella seguente tabella; essi verranno in realtà forniti dai docenti del corso dopo che i gruppi avranno consegnato delle tabelle Excel contenenti i valori per gli attributi T od piedi, T od auto, C od Auto, Diff_park d. bordo attesa piedi costo park auto bus -1,61-3,87-5,84-0,87-0,93-0,11-0,22 Tab. 1 - Parametri del modello di domanda I parametri sono validi per tempi espressi in ore e costi in euro. Similmente, i valori degli attributi relativi al modo bus saranno forniti, contestualmente al valore dei beta dai docenti del corso. Allo scopo di semplificare l esercitazione, infatti, non si procederà alla modellizzazione dell offerta di trasporto collettiva.

48 Stima della domanda interna 48 Per avere una migliore rappresentazione del fenomeno della scelta modale, si supporrà inoltre che per gli spostamenti interni ad una stessa zona il modo piedi sia dominante, a questo scopo si consiglia di introdurre nella diagonale principale della matrice dei tempi a piedi ( Tpiedi od ) un valore corrispondente ad una percorrenza media intrazonale di 5 minuti. Inoltre, qualunque siano i valori dei tempi di trasporto sul modo bus forniti dai docenti del corso, occorrerà inserire nelle diagonali principali delle tabelle delle utilità dei modi auto e bus dei valori molto bassi (ad esempio auto= -100 e = -100 V od Vbus od ).

49 Stima della domanda interna 49 Prima di procedere al modello di distribuzione è necessario calcolare la variabile logsum che rappresenta un dato di ingresso pe rquesto modello lsum_mod od od = exp(v m ) m Per gli spostamenti con origine e destinazione nella stessa zona (diagonale principale della matrice O/D) è opportuno usare la seguente formula: lsum_mod oo = 3 exp(v od piedi )

50 Stima della domanda interna Stimati i tre modelli di domanda è possibile stimare le matrici OD modali (3 modi x 2 motivi + 3 modi x tutti i motivi) d od [s,m] = EI(o) p[d/os] p[m/osd] Stimata la matrice auto tutti i motivi (casa-lavoro+ casa-altro) prima di procedere all assegnazione (stima dei flussi) è necessario convertirla in spostamenti di autovetture dividendo ogni elemento della matrice per 1,3 (coefficiente medio di riempimento di una autovettura) La matrice auto stimata in Excell si esporta in formato testo delimitato da tabulazioni per poi importarla in transcad (N.B. i codici di zona devono coincidere con gli ID di Transcad) 50

51 come si importano le Matrici OD in Transcad 51 Come si importa una matrice OD (1. Creazione di una nuova matrice involucro)

52 come si importano le Matrici OD in Transcad Come si importa una matrice OD (2. Apertura di un file.txt contenente la matrice OD stimata) txt 52

53 come si importano le Matrici OD in Transcad 53 Come si importa una matrice OD (3. Aggiornamento matrice involucro con i valori stimati) Row in matrix