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Transport engineers, authorities, companies, stakeholders, and all experts involved on transportation planning work every day to improve the trip experience of people, and to reduce the impacts on the collectivity. Traffic congestion, pollution and energy consumption are core problems for the transportation system. On the one hand a congested road causes an exponential increase in the energy consumption and waiting times, while a not-congested road can be more attractive and slowly become congested over time; on the other hand, the environmental capacity of road links is not perceived, thus generating high emission and distribution of pollutants. In fact, the ability of transportation planners is to avoid traffic congestion but offer at the same time pleasant, accessible and sustainable trips. This may include several planning techniques which may involve traffic calming and limitations, lane reservation, changing in the road network and geometry, as well as apply new technologies, services and means of transportation. It is worth noting that trying these features directly on a city can be very expensive and produce irreparable damages to the transportation system; also, traditional transport models are not able to adeguately simulate most of these features. Recently, it has been recently introduced the digital twin, a digital reproduction of a city to be used as a test platform for ’what if’ scenarios. In fact, transport digital twin is not just a digital reproduction of the transportation system, but consider reaction of humans to the changes applied to the system, in order to make a comparison between different scenarios. The present document studies large-scale digital twins, which are able to consider the spatial propagation of effects, and particularly focuses on advanced and time-dependent models able to simulate the door-to-door trip experience of all users and adequately model the transport features of the future.

Socio-technical systems have very complex structure in which multidimensional co-evolutionary dynamics between people and technical factors are presented. Each urban zone has different socio-technical conditions in which the built environment and the user choices are varied. Understanding how urban transportation is shaped by socio-technical factors and how these factors in turn affect the transportation users and the transportation performance worldwide is important in order to support sustainable transportation planning. An integrative literature review and multiple worldwide analysis of transport indicators conducted in the present thesis. Approximately two hundred cities distributed over sixty countries were examined. The present worldwide transport analysis contains socio-information of the population, the working population, the annual growth rate, the income level, the car ownership, the higher education level, and the culture dimensions. On top of that, the analysis contains technical information of the population density, the land area, infrastructure accessibility and infrastructure design parameters. User preferences were assessed through urban travel mode share. Furthermore, in order to assess the transport performance, specific data were used for the analysis such as congestion level, commute distance by modes, transport-related energy consumption and transport-related CO2 emissions of cities. The present thesis aimed to provide a holistic view of socio-technical factors shaping urban transportation for transport planners and local governments. The thesis focused on understanding which alternative transport modes can be sustainable under specific socio-technical conditions and how to attract travellers towards these sustainable modes. The thesis also assessed, under which technical conditions an urban transport system can minimize its socio-economic costs and environmental impacts. Furthermore, interrelations among the socio-technical factors, their inf

Nell’analisi del deflusso autostradale trovano ampia applicazione le metodologie HCM e molti paesi, tra cui l’Italia, fanno ad esse riferimento per la valutazione delle infrastrutture esistenti e di progetto. Le norme italiane, pur citando il manuale, non esplicitano chiaramente riferimenti o procedure. Le esperienze delle Concessionarie autostradali, inoltre, mostrano dubbi sulla rappresentatività dei risultati ottenuti applicando le procedure americane, evidenziando un divario tra gli output e la percezione del reale grado di congestione. Considerando alcuni tratti autostradali italiani, la ricerca si propone di verificare l’applicabilità di procedure per la calibrazione del Diagramma Fondamentale del traffico e per la valutazione della qualità del deflusso, testando la consistenza dei risultati con gli output delle metodologie HCM2010. Rispetto agli andamenti standard, i Diagrammi ottenuti mostrano una migliore capacità di interpretare i dati sperimentali, in considerazione delle condizioni specifiche delle sezioni, delle differenze nelle caratteristiche dei veicoli o nel comportamento e nelle regole di guida. In questi termini, i modelli calibrati stimano valori di flusso e densità critici inferiori a quelli HCM2010, ma prossimi a quelli suggeriti dall’analogo manuale tedesco HBS. L'analisi comparativa, a valle della quale sono approfondite e motivate le principali differenze tra il contesto italiano, quello americano e altre situazioni internazionali, mostra come il manuale statunitense tenda ad esprimere condizioni di circolazione migliori di quelle sintetizzate con i modelli calibrati. La ricerca evidenzia, quindi, la possibilità di una sottostima della congestione sulle sezioni in esame, suggerendo un cauto e attento utilizzo delle procedure standard. I risultati ottenuti rilevano, in generale, come il mancato utilizzo di modelli calibrati e l'uso alternativo di procedure che appaiono troppo generali e provenienti da contesti eterogenei possa condizionare e, HCM methodologies are widely used for analyzing freeways. Many countries, including Italy, refers to HCM for the assessment of existing or planned infrastructures. Although citing the manual, the Italian regulations don't make explicit references or procedures. Furthermore, the experiences of motorway operators show doubts about the representativeness of the results obtained by the American procedures, showing a gap between the output and the perception of the real level of congestion. Considering some Italian motorway sections, this research aims to analyze the applicability of a procedure for the calibration of the Fundamental Diagram of traffic flows and for the assessment of the quality of service, testing the consistency of the results with the output of HCM2010 methodologies. In comparison to standards, the calibrated Diagrams show a better match with data, due to the special conditions of the sections, the differences in vehicle characteristics or behavior and driving rules. In this way, the calibrated models estimate critical flow and density values lower than those of HCM2010, but close to the similar German manual HBS. The comparative analysis, after which the main differences between the Italian context, the American and other international situations are studied in deep and further motivated, shows as the US manual tends to give better traffic flow conditions (i.e. less congestion) than those synthesized using the calibrated models. The research remarks, therefore, the possibility of an underestimation of the congestion on the sections examined, suggesting a cautious and careful use of standard procedures. Failure to use calibrated procedures and models and the alternative use of procedures which seem too general and coming from heterogeneous contexts may affect and penalize the reliability of the results. This can result in an incoherent representation of congestion levels and may invalidate the requirements of adequacy and representativeness in the eva

In recent years the availability of GPS data has seen as a significant improvement in data accuracy, continuity and quality, due to the spread of smartphones and mobile applications for self-localization and navigation. GPS datasets provide analysts with geo-referenced information about users’ mobility and habits. The first part of the thesis consisted of an analysis of the context of bicycle facilities for the city of Bologna, Italy, made through experimental measures of cycleway and road usage rates, and cycling speed. The following part of the study focused on the use of GPS traces datasets, which allow to record a wide amount of bike trips. The main advances in the last years’ relevant literature have been described. Subsequently, two case studies have been analyzed: GPS traces datasets recorded through mobile devices, both for the city of Bologna and for the whole Netherlands. First, the original dataset of GPS points have been properly filtered in order to exclude instrumental errors. The GPS points have then been matched to a high-detail network database, in order to obtain the actual routes chosen by cyclists. The considered road networks included both attributes of the roadway and attributes of the bicycle facilities, when existing. The percentage of the trips done on a bicycle facility versus the roadway could thus be compared with the results from the first part of the study, and be used as a measure of the attractiveness and effectiveness of the bicycle facilities available. Furthermore, the chosen routes could be compared with the shortest routes for each origin-destination pair, and route choice models could be calibrated, based on different relevant attributes of the networks, of users, and of trips.

Questo studio, che è stato realizzato in collaborazione con Hera, è un'analisi della gestione dei rifiuti a Bologna. La ricerca è stata effettuata su diversi livelli: un livello strategico il cui scopo è quello di identificare nuovi metodi per la raccolta dei rifiuti in funzione delle caratteristiche del territorio della città, un livello analitico che riguarda il miglioramento delle applicazioni informatiche di supporto, e livello ambientale che riguarda il calcolo delle emissioni in atmosfera di veicoli adibiti alla raccolta e al trasporto dei rifiuti. innanzitutto è stato necessario studiare Bologna e lo stato attuale dei servizi di raccolta dei rifiuti. È incrociando questi componenti che in questi ultimi tre anni sono state effettuate modifiche nel settore della gestione dei rifiuti. I capitoli seguenti sono inerenti le applicazioni informatiche a sostegno di tali attività: Siget e Optit. Siget è il programma di gestione del servizio, che attualmente viene utilizzato per tutte le attività connesse alla raccolta di rifiuti. È un programma costituito da moduli diversi, ma di sola la gestione dati. la sperimentazione con Optit ha aggiunto alla gestione dei dati la possibilità di avere tali dati in cartografia e di associare un algoritmo di routing. I dati archiviati in Siget hanno rappresentato il punto di partenza, l'input, e il raggiungimento di tutti punti raccolta l'obiettivo finale. L'ultimo capitolo è relativo allo studio dell'impatto ambientale di questi percorsi di raccolta dei rifiuti. Tale analisi, basata sulla valutazione empirica e sull'implementazione in Excel delle formule del Corinair mostra la fotografia del servizio nel 2010. Su questo aspetto Optit ha fornito il suo valore aggiunto, implementando nell'algoritmo anche le formule per il calcolo delle emissioni., This study, which has been carried out in collaboration with Hera, is an analysis of the waste management in Bologna. The research has been carried out on different levels: a strategic level whose aim is to identify new ways of collecting waste according to the characteristics of the territory of the town, an analytical level which is about the improvement of computer support applications, and an environmental level which regards the calculation of air emissions of waste collection vehicles which then transport the waste to the collection plant. First of all, to better understand what is involved, it has been necessary to study Bologna and the current state of the waste collection services. It is by crossing these components that in these last three years changes have been carried out in the waste management sector. The following chapters are about the computer applications which support these activities: Siget and Optit. Siget is the management programme of the service currently used which supports all activities linked to waste collection. It is a programme made up of different modules, all of which involve data management. The trial with Optit has added to the current data management of the service the possibility to have these data on map and to associate a routing algorithm. The data archived in Siget have represented the starting point and the input, and the achievement of all these points is the final objective. The last chapter is related to the study of the environmental impact of these waste collection networks. This analysis, based on empirical evaluation and on the implementation in Excel of the formulas of the ratio Corinair, shows the image of the service in 2010. On this aspect too Optit has provided its added value, implementing the algorithm also the formulas for the emission.

In una situazione caratterizzata dalla scarsità delle risorse finanziare a disposizione degli enti locali, che rende necessario il contributo dei privati alla realizzazione delle opere pubbliche, e dalla scarsità delle risorse ambientali, che impone di perseguire la sostenibilità degli interventi, la tesi si pone l’obiettivo di rendere le realizzazioni di nuove infrastrutture viarie “attive” rispetto al contesto in cui si collocano, garantendo l’impegno di tutte parti coinvolte. Si tratta di ottenere il contributo dei privati oltre che per le opere di urbanizzazione primaria, funzionali all’insediamento stesso, anche per la realizzazione di infrastrutture viarie non esclusivamente dedicate a questo, ma che sono necessarie per garantirne la sostenibilità. Tale principio, che viene anche denominato “contributo di sostenibilità”, comincia oggi a trovare un’applicazione nelle pratiche urbanistiche, sconta ancora alcune criticità, in quanto i casi sviluppati si basano spesso su considerazioni che si prestano a contenziosi tra operatori privati e pubblica amministrazione. Ponendosi come obiettivo la definizione di una metodologia di supporto alla negoziazione per la determinazione univoca e oggettiva del contributo da chiedere agli attuatori delle trasformazioni per la realizzazione di nuove infrastrutture viarie, ci si è concentrati sullo sviluppo di un metodo operativo basato sull’adozione dei modelli di simulazione del traffico a 4 stadi. La metodologia proposta è stata verificata attraverso l’applicazione ad un caso di studio, che riguarda la realizzazione di un nuovo asse viario al confine tra i comuni di Castel Maggiore ed Argelato. L’asse, indispensabile per garantire l’accessibilità alle nuove aree di trasformazione che interessano quel quadrante, permette anche di risolvere alcune criticità viabilistiche attualmente presenti. Il tema affrontato quindi è quello della determinazione del contributo che ciascuno degli utilizzatori del nuovo asse dovrà versare al fine, In a situation characterized by scarcity of public financial resources, that makes necessary the contribute of private operators to the realization of public works, and by environmental resources scarcity, which imposes the sustainability of the interventions, the thesis aims at making the realization of new road infrastructures “active” with respect to the context, by guaranteeing the commitment of every involved actor. The aim is to obtain the private actors’ contribution not only for the infrastructures that are functional to the development itself, but also for the realization of road infrastructures that are not strictly dedicated to it, but that are necessary for guaranteeing its sustainability. This principle, called also “sustainability contribution”, which is beginning to be applied in the urban planning practice, shows some critical aspects, because the developed cases are often basing on hypothesis that give raise to questions of law between private developers and public bodies. Aiming at defining a methodology to support the negotiation for the univocal and objective definition of the contribution to be asked to the private developers for the realization of the new road infrastructures, the thesis focuses on the definition of an operative model basing on classical four steps traffic simulation models. The proposed methodology has been verified through the application to a case study concerning the realization of a new road infrastructure on the boundary between Castel Maggiore and Argelato, in the Bologna province. The road, which is essential for guaranteeing the accessibility to the new developments, permits also to solve some actual critical situations of the provincial road network. The addressed problem is therefore the definition of the sustainability contribution to be asked to the users of the new road for allowing its realization. In conclusion, some considerations about the methodology utility and its applicability to similar cases are discusse

L’approccio innovativo di questa tesi alla pianificazione ciclabile consiste nell’integrare le linee guida per la redazione di un biciplan con aspetti, metodologie e strumenti nuovi, per rendere più efficace la programmazione di interventi. I limiti del biciplan risiedono nella fase di pianificazione e di monitoraggio, quindi, nel 1° capitolo, vengono esaminate le differenze esistenti tra la normativa americana (AASHTO) e quella italiana (D.P.R. 557/99). Nel 2° capitolo vengono analizzati gli indicatori usati nella fase di monitoraggio e la loro evoluzione fino alla definizione degli attuali indici per la determinazione del LOS delle infrastrutture ciclabili: BLOS e BCI. L’analisi è integrata con le nuove applicazioni di questi indici e con lo studio del LOS de HCM 2010. BCI e BISI sono stati applicati alla rete di Bologna per risolvere problemi di pianificazione e per capire se esistessero problemi di trasferibilità. Gli indici analizzati prendono in considerazione solo il lato offerta del sistema di trasporto ciclabile; manca un giudizio sui flussi, per verificare l’efficacia delle policy. Perciò il 3° capitolo è dedicato alla metodologia sul monitoraggio dei flussi, mediante l’utilizzo di comuni traffic counter per le rilevazioni dei flussi veicolari. Dal monitoraggio è possibile ricavare informazioni sul numero di passaggi, periodi di punta, esistenza di percorsi preferiti, influenza delle condizioni climatiche, utili ai progettisti; si possono creare serie storiche di dati per controllare l’evoluzione della mobilità ciclabile e determinare l’esistenza di criticità dell’infrastruttura. L’efficacia della pianificazione ciclabile è legata al grado di soddisfazione dell’utente e all’appetibilità delle infrastrutture, perciò il progettista deve conoscere degli elementi che influenzano le scelte del ciclista. Nel 4° capitolo sono analizzate le tecniche e gli studi sulle scelte dell’itinerario dei ciclisti, e lo studio pilota fatto a Bologna per definire le variabili, This thesis focuses on the cycle network planning. The innovative approach consists to complement the guidelines of a BiciPlan with a range of issues, methodologies and new tools, to be used for a more effective planning. The limits of BiciPlan reside primarily in the planning and monitoring. So, in chapter 1, we examine the differences between the American law (AASHTO) and Italian law (DPR 557/99). In the second chapter, we make an overview on the evolution of the indicators, used in the monitoring phase. This analysis is integrated with the new applications of these indices (maps, etc) and the study of LOS in the HCM 2010. Finally BCI and BISI are applied to the cycle network of Bologna. All indices take into account only the supply side of cycle transport system so we have no information about bicycle flows, to verify the effectiveness of policies. In the third chapter, we describe the methodology implemented for monitoring bicycle flows in the city of Bologna, using common traffic counters. Instrumental monitoring can provide daily flows, average week-day and holiday flow, average weekday and holidays flows for sunny days and rainy days, etc. Data are used to understand the type of users (systematic or non-systematic) and if there are preferred paths. The effectiveness of cycle network planning is related to the users’ satisfaction and the attractiveness of the infrastructure, so the designer must know the elements that influence the cyclists’ route choices. In Chapter 4 we made an overview on the studies about the cyclists’ route choices, and we present the pilot study, done at Bologna, to define the variables that really affect the cyclists’ choices and their weight.

All’interno di questo elaborato è stata attuata una classificazione dei ciclisti sulla base del genere e dell’età, in maniera tale da rendere le micro-simulazioni su larga scala più realistiche ed affidabili. Inoltre, è stato effettuato il confronto tra i singoli tempi di viaggio dei ciclisti reali, ottenuti mediante tracce GPS, ed i corrispondenti tempi dei viaggi simulati. Nella prima fase, è stato necessario creare uno scenario test sul quale attuare diverse simulazioni, al fine di determinare i tempi medi di viaggio simulati, andando a variare il parametro dinamico velocità massima, il quale ha permesso di classificare il campione a disposizione sulla base del genere e dell’età. Successivamente sono stati creati tre differenti scenari, utilizzando una domanda reale, ricavata dal confronto tra i flussi simulati ed i flussi rilevati in alcune sezioni della rete ciclabile di Bologna. Nello scenario 1 La domanda ciclabile è simulata mediante un unico vehicle type. Negli scenari 2 e 3 La domanda ciclabile è suddivisa sulla base del genere e dell’età. Dai risultati emerge che nei tre differenti scenari si ha un tempo medio di viaggio simulato molto simile al tempo medio di viaggio reale, mentre andando a confrontare i tempi delle singole tracce GPS, con il rispettivo tempo simulato si hanno risultati molto differenti. Nello scenario 1, il coefficiente

I cambiamenti climatici, la qualità dell’aria, l’inquinamento acustico e la congestione sono alcune delle sfide più importanti che le Aree Urbane devono affrontare. Il ruolo del TPL è determinante per la risoluzione di tali criticità e l’Operatore in fase di pianificazione e di gestione quotidiana del servizio deve necessariamente considerare anche le sue implicazioni di carattere socioculturale ed ambientale. Il presente lavoro ha l’obiettivo di analizzare la problematica dell’inquinamento atmosferico ed il quadro normativo che impongono agli Operatori di Trasporto l’elaborazione di un piano di evoluzione sostenibile della propria flotta. Ad una approfondita analisi della strategia ambientale intrapresa da anni da Tper SpA segue una simulazione degli effetti della sua applicazione nel prossimo decennio, con particolare riferimento all’andamento dell’età media della flotta e delle emissioni degli inquinanti più impattanti per la qualità dell’aria in ambito urbano (CO2, CO, NOx, PM). Grande attenzione è poi riservata all’analisi delle implicazioni organizzative e gestionali che l’adozione di nuovi sistemi di trasporto ad alta sostenibilità comporta per l’operatore. Limitarsi a considerare l’evoluzione della flotta come mera sostituzione di veicoli con omologhi meno impattanti, infatti, significherebbe l’esposizione ad un rischio strategico estremamente elevato. Si vuole dimostrare che il mantenimento e lo sviluppo delle competenze proprie dell’Operatore rappresentano l’unica possibilità per garantire il successo della strategia ambientale. L’applicazione della metodologia LCC e lo sviluppo di un continuo flusso di informazioni e feedback tra i vari attori coinvolti dal piano non rappresentano più espressioni di virtuosismo ma presupposti necessari per assicurare il futuro dell’Organizzazione.

La tesi e incentrata nello studio della domanda di trasporto affluente la facolta di Ingegneria. Tale domanda viene descritta attraverso una ripartizione modale e temporale degli arrivi in facolta durante l'ora di punta della mattina. In particolare, per gli utenti che utilizzano la bicicletta come modo di trasporto, e stata effettuata, attraverso un' indagine campionaria, una caratterizzazione dell' origine dello spostamento e del percorso intrapreso. Inoltre sono stati analizzati i fattori che influenzano le scelte del percorso, in modo da giustificare l'utilizzo, o meno, delle piste ciclabili.

Nell'elaborato presentato vengono analizzati ed elaborati i dati raccolti nei monitoraggi effettuati in alcune sezioni della tangenziale delle biciclette nel periodo di fine settembre 2015.

Le osservazioni e i risultati proposti in questo elaborato si inseriscono all'interno di un progetto più vasto frutto della collaborazione tra SRM e il Dipartimento di Trasporti dell'Università di Bologna. Infatti in occasione del European Cycling Challenge del 2013, SRM ha raccolto per la sola area di Bologna un dataset di 1,050,000 punti GPS registrati da ciclisti volontari durante l'interno mese di Maggio attraverso l'applicazione Endomondo. Ai ciclisti che partecipavano volontariamente all’iniziativa è stato chiesto di registrare i proprio viaggi nella città di Bologna effettuati con la bici, attraverso l’ applicazione, gratuitamente scaricabile sul proprio smartphone: all’inizio di ciascun viaggio, i partecipanti dovevano attivare l’applicazione, e quindi il sistema GPS del loro smartphone, e registrare lo spostamento. Questo campione è stato dunque utilizzato come punto di partenza per questo progetto che rappresenta il primo caso studio italiano in cui i modelli di scelta del percorso ciclabile si sono basati su un ampio campione di dati GPS raccolti mediante sondaggio RP. In questo elaborato quindi si è analizzato il campione dei percorsi in termini di singoli spostamenti, del confronto con il percorso di minor lunghezza e all'interno di un set di alternative compiute. Infine si sono indagati due parametri che hanno influenzato la scelta del percorso ciclabile da parte degli utenti.

Lo studio presentato in questo elaborato è stato sviluppato con la finalità di studiare il comportamento visivo del ciclista, in ambiente urbano, in modo tale da studiare i principali fattori che ne influenzano la guida. La prova è stata condotta mediante il contributo del mobile-eye detector, un dispositivo progettato per il monitoraggio ed il tracciamento dei movimenti oculari. In questo studio ci si è concentrati in particolar modo sulla strategia visiva del ciclista nel caso di pista ciclabile bidirezionale su marciapiede, con presenza di lievi discontinuità della carreggiata e presenza di intersezioni a raso. Lo studio è stato condotto esaminando prima i dati delle fissazioni a livello macroscopico definendo due aree di interesse e poi esaminando le fissazioni su ogni singola interferenza.

Riguarda la realizzazione di un modello per l'analisi prestazionale di un casello autostradale, in grado di valutare performance e livello di qualità erogato all'utenza in relazione al rapporto esistente tra domanda e offerta di servizio. Trattandosi di un varco autostradale si tratterà di analizzare un problema relativo ad un certo numero di veicoli in attesa di ricevere un servizio caratterizzato da tempi e modalità diverse a seconda della tipologia veicolare e della tipologia di esazione utilizzata. Il problema viene affrontato tramite la teoria delle code che permette la valutazione dei relativi parametri prestazionali. Partendo dallo studio dei casi più semplici di coda M/M/1 vengono fatte valutazioni sui tempi di servizio arrivando a identificare il modello M/G/1 come più appropriato per un tale problema. Viene poi illustrata l'impostazione del modello con input e output relativi. Il modello viene infine applicato a una stazione reale della rete per evidenziare le valutazioni che è possibile ottenere da un modello così realizzato.

Lo studio indaga le relazioni tra la scelta del percorso dei ciclisti e le caratteristiche operativo – funzionali delle diverse dotazioni ciclabili, partendo dall’ osservazione che alcuni archi realizzati in promiscuità con pedoni vengono esclusi dalla scelta del percorso di alcuni utenti. Uno dei fattori cui viene posta maggiore, soprattutto tra coloro che utilizzano la bicicletta per spostamenti sistematici casa-lavoro o scuola, è la velocità media. Se su un arco tale velocità risulta bassa l'utente può associare a tale arco una bassa utilità ed escluderlo quindi durante la fase di scelta del percorso. La condivisione dello spazio con pedoni determina interferenze e conflitti, che possono indurre una riduzione della velocità media, che può determinare una minore attrattività della dotazione. È stata condotta una campagna di indagine su tre archi ciclabili della rete ciclabile del Comune di Bologna, che ha visto l’utilizzo di telecamera portatile montata su casco di sicurezza, consentendo di poter usufruire di diversi vantaggi nel verificare l’entità delle interferenze e quantificarne l’ effetto sulla prestazione di velocità. Attraverso l’analisi statistica, non solo della velocità media mantenuta dagli operatori su pista e su strada, ma anche della sua variazione percentuale, si definisce il peso che viene attribuito alla presenza di altri utenti, pedoni, nell’ utilizzo delle infrastrutture ciclabili condivise attraverso la determinazione di un coefficiente di equivalenza bici-pedoni.

Studio in ambiente GIS della disciplina autorizzativa della segnaletica pubblicitaria: applicazione al catasto strade del comune di San Lazzaro di Savena.