DOTTORATO DI RICERCA IN INFRASTRUTTURE E TRASPORTI SCHEDA PER L’AMMISSIONE AL III ANNO DI CORSO
Dottorando Filippo Carrese Ciclo XXIV
Curriculum Trasporti Tutore Prof. Gaetano Fusco Argomento della ricerca Multimodal Analysis to Infer Accessibility Measures
SEZIONE A Ricerca di Dottorato
(massimo 5 pagine)
1 – Aggiornamento del programma logico e cronologico delle attività (Precisazione del tema prescelto per la Tesi finale; inquadramento delle attività già svolte e da compiere nell’ultimo anno, con aggiornamento delle previsioni su obiettivi e metodologia; cronoprogramma).
Il secondo anno di dottorato è stato prevalentemente dedicato all’approfondimento del concetto di Accessibilità, e a una sua applicazione nell’ambito della distribuzione merci con veicoli elettrici.
L’attività di ricerca svolta nel primo anno ha utilizzato dati di mobilità (Floating Car data, FCD) raccolti con scatole nere installate sulle autovetture per stimare l’accessibilità delle zone di Roma rispetto alla mobilità delle persone su trasporto individuale. L’indicatore di accessibilità era stimato in funzione della rappresentazione aggregata dell'offerta (rete stradale), dell’attrattività del territorio e teneva conto dello stato del sistema al variare del tempo. La formulazione applicata deriva da Hansen (1959) ed è fortemente connessa ai principi gravitazionali:
In breve, l'accessibilità di una zona i è uguale alla somma di una misura Xj di attrattività o di opportunità di tutte le singole zone j del territorio pesate tramite una funzione f decrescente del costo di trasporto cij tra la zona i e le altre zone j.
All’inizio del secondo anno è stata avviata un’attività di ricerca congiunta con ENEA: “Analisi ed approccio modellistico del problema di ottimizzazione dei consumi energetici nel trasporto collettivo urbano di persone e merci”. Nel progetto, era richiesto un approfondimento su algoritmi di localizzazione ottima delle infrastrutture di ricarica. Con l’obiettivo di ottimizzare il posizionamento delle infrastrutture di ricarica, il lavoro svolto sull’accessibilità ha consentito di trasferire le formulazioni presenti in letteratura all’ambito del trasporto merci in campo urbano e dei veicoli elettrici.
Il lavoro principale del secondo anno, oltre a completare l’analisi della accessibilità per il trasporto privato, è stato quindi quello di pensare e proporre una formulazione per la stima dell’accessibilità che potesse rappresentare le peculiari caratteristiche della distribuzione urbana, ovvero la distribuzione spaziale dei clienti e i giri dei veicoli per le consegne, e dei veicoli elettrici, la limitata autonomia e la possibilità di ricariche intermedie. Il modello verrà descritto più approfonditamente nella sezione seguente.
La fase successiva della ricerca di dottorato, che sarà sviluppata nel terzo anno, riguarda lo sviluppo di una formulazione di accessibilità nell’ambito del trasporto pubblico, analizzando l’accessibilità alle diverse attività e opportunità attraverso l’utilizzo esclusivo dei servizi di trasporto pubblico.
L’obiettivo sarà quello di studiare come varia l’accessibilità tra le diverse zone durante le diverse ore del giorno, tenendo conto anche in questo caso delle caratteristiche implicite del trasporto pubblico, come i tempi di attesa e di percorrenza, la distribuzione delle fermate, e l’occupazione dei veicoli. Verranno valutati anche due campi di approfondimento. Il primo riguarda la possibilità di stimare in aggiunta l’accessibilità pedonale, in quanto strettamente legata all’utilizzo del trasporto pubblico, sia per stimare l’accessibilità alle e dalle fermate, sia per verificare la possibilità di incorporare in un unico modello i due modi di trasporto; il secondo riguarda i servizi di sharing, a seconda della disponibilità di dati, si valuterà la possibilità di includerli nella formulazione del trasporto pubblico, considerando la micromobilità come elemento complementare, o se provare a creare un modello ritenendo l’utilizzo di macchine e motorini in sharing come un’alternativa al trasporto pubblico e privato.
La tesi di dottorato si pone quindi l’obiettivo di strutturare un quadro integrativo della accessibilità che tenga conto delle diverse componenti della mobilità, sia passeggeri che merci, e delle diverse modalità, col fine di fornire uno strumento per analizzare l’accessibilità delle zone urbane nel loro complesso. In particolare, la seconda parte dell’ultimo anno verrà dedicata a stimare delle funzioni di accessibilità che siano comparabili per i diversi modi di trasporto. Andranno perfezionate tutte le formulazioni precedenti per ottenere valori confrontabili e andare poi a trovare una misura finale e sintetica, che applicata al caso studio di Roma possa dare indicazioni chiare sull’attuale stato dell’accessibilità delle diverse zone della città.
2 – Attività di ricerca realizzata nei primi due anni (identificazione e documentazione delle attività di: raccolta dati, sviluppo modelli, calibrazione, validazione delle procedure, eventuali criteri di autoverifica, etc.).
Accessibility analysis for Urban Freight Transport with Electric Vehicles. L’obiettivo di questa fase della ricerca è quello di proporre una formulazione aggregata di accessibilità per sistemi di distribuzione merci con veicoli elettrici, che permetta di analizzare lo stato attuale della logistica urbana esprimendo le potenzialità o le debolezze per le aziende di e-mobility di posizionare i loro depositi in determinate zone, per differenti tipi di distribuzioni. La formulazione si basa sulla misura gravitazionale di Hansen, capace di esprimere esplicitamente le relazioni spaziali. Il nuovo contributo alla formulazione tradizionale è l'introduzione di un termine che considera le caratteristiche del giro di consegne, l'autonomia dei veicoli elettrici e le ricariche intermedie presso le colonnine disponibili.
Nello specifico, il nuovo termine 𝑔 (𝑀𝑖𝑗, 𝑑𝑗𝑠, 𝐶𝑆𝑗) rappresenta in forma sintetica come interagiscono tra loro i tre fattori che più influenzano questo tipo di distribuzione: l’autonomia dei veicoli elettrici, la densità di clienti e la densità di infrastrutture di ricarica nelle zone di consegna.
Per ogni origine e per ogni destinazione, questo termine spiega come una bassa densità di potenziali clienti aumenta la lunghezza dei tour, che non può superare l'autonomia dei veicoli elettrici, e come la ricarica presso le colonnine possono aumentare i livelli di autonomia.
La formulazione è stata applicata al caso studio di Roma: sono stati usati i dati FCD per determinare i tempi di percorrenza tra zone, e la localizzazione di attività rappresentata dai Points Of Interest (POIs) di Open Street Map per stimare la distribuzione dei clienti (negozi, supermercati ecc.). È stata ipotizzata una dipendenza di proporzionalità inversa tra lunghezza dei giri e densità dei clienti,
secondo un parametro calibrato attraverso una simulazione di un caso tipico, in assenza di osservazioni dirette di un fenomeno non ancora diffuso. I risultati forniscono una misura di accessibilità utile per valutare le potenzialità delle diverse zone di un'area urbana o regionale nella consegna ai clienti circostanti con veicoli elettrici. La metodologia è completamente versatile e può essere adattata a molte situazioni diverse: la misura finale dipenderà fortemente dalle variabili introdotte e dai clienti considerati.
Analisi del processo di distribuzione delle merci. L’obiettivo dell’attività è di identificare le criticità del processo di distribuzione urbana delle merci e di studiare un modello per l’ottimizzazione della gestione della distribuzione operata con flotte elettriche dal punto di vista dell’operatore logistico.
La ricerca ha riguardato inizialmente l’analisi delle problematiche organizzative, tecnologiche e procedurali della distribuzione urbana delle merci con veicoli elettrici, per poi andare a studiare algoritmi di ottimizzazione della distribuzione urbana delle merci con veicoli elettrici e algoritmi di localizzazione ottima delle infrastrutture di ricarica, finalizzati a uno sviluppo prototipale di algoritmi per l’ottimizzazione della distribuzione urbana delle merci con veicoli elettrici.
La Mobilità Urbana nell’Era Post Covid-19. La ricerca si pone l’obiettivo di delineare gli scenari predittivi della domanda di mobilità e dei conseguenti impatti sul sistema dei trasporti nella fase di riapertura totale delle attività e dei servizi, una volta superata l’emergenza sanitaria, anche valutando gli eventuali benefici derivanti dalla adozione di un insieme di misure a sostegno della mobilità sostenibile. Nello specifico è fornito un inquadramento a livello internazionale della mobilità negli Stati più rappresentativi, in Europa e nel mondo, nelle fasi di chiusura e di riapertura, utilizzando le basi di dati open (Google, Apple, TomTom, …), con l’obiettivo di analizzare come la mobilità si è modificata in corrispondenza delle diverse attività. Queste misure di mobilità rese disponibili da diverse compagnie tecnologiche per il periodo della pandemia sono in grado di descrivere fenomeni in maniera molta precisa, e potrebbero essere utilizzati soprattutto per un analisi tra i diversi modi di trasporto. In particolare, i dati Google esprimono la variazione della mobilità per i diversi POI in funzione delle restrizioni della mobilità o delle attività disponibili, mentre i dati Apple contengono informazioni sull’andamento del trasporto privato, trasporto pubblico e traffico pedonale.
3 – Esame delle problematiche emerse e degli aspetti critici (breve discussione degli elementi caratterizzanti il lavoro compiuto, con particolare attenzione agli aspetti più critici ed alle difficoltà emerse, con indicazione delle soluzioni individuate o delle alternative praticabili per la prosecuzione delle attività).
Per arrivare a definire un modello complessivo di accessibilità, tre sono le principali problematiche che andranno affrontate e risolte durante il terzo anno:
Data availability. Per arrivare agli obbiettivi posti è necessario avere delle misure di accessibilità per i diversi modi di trasporto, e la prima difficoltà sarà quella di mettere su una formulazione che possa basarsi sui dati disponibili. La prima opzione è utilizzare i dati “open source”, che sono sempre più facilmente reperibili e una grande risorsa per il settore della ricerca, mentre per il trasporto pubblico si utilizzeranno gli accordi di ricerca stipulati con aziende pubbliche come ad esempio ATAC o Roma Servizi per la Mobilità
Misurare l’opportunità. Un punto cruciale riguarda la definizione di accessibilità. In ambiti tecnici esterni a quello della ricerca, per accessibilità si intende spesso la facilità ad accedere a determinati luoghi. nella letteratura scientifica in ambito urbanistico e trasportistico, l’accessibilità invece include il concetto di opportunità o di attrattività, rappresentando il bisogno degli individui di interagire tra loro e con la società. Mentre è facile trovare un modo per misurare la facilità, o più genericamente in letteratura il costo, di uno spostamento, è più complicato arrivare a una misura oggettiva di opportunità. Tante applicazioni possono essere trovate in letteratura, ma trovare una
misura univoca di opportunità è fondamentale per poter sviluppare un quadro intermodale valutare l’accessibilità urbana nel suo complesso.
Questione numerica. L’accessibilità non è una grandezza direttamente misurabile, per cui a seconda delle variabili prese in considerazione e della formulazione adottata, i risultati delle diverse applicazioni per le diverse componenti di mobilità potrebbero risultare incredibilmente lontani.
Vista le complessità delle diverse modalità di trasporto che si vogliono prendere in considerazione, l’obiettivo finale sarà quello di fornire una formulazione applicabile per ogni modo e per persone e merci, che sia allo stesso tempo specifica delle peculiarità del singolo modo di trasporto, ma che restituisca una misura logicamente confrontabile tra i distinti risultati ottenuti per i singoli modi.
4 – Potenzialità di conseguire un “impatto” scientifico significativo (giudizio critico sulla efficacia ed originalità che la ricerca, al termine del Dottorato, potrà dispiegare, in relazione al quadro scientifico di riferimento e all’evoluzione delle conoscenze in corso in ambito nazionale ed internazionale).
L’accessibilità è un concetto studiato in letteratura da più di mezzo secolo, utilizzato in diversi ambiti disciplinari e probabilmente proprio per questo non si è ancora arrivati a una definizione di accessibilità universalmente accettata. Il contributo più significativo della tesi di dottorato sarebbe proprio quello di fornire una misura di accessibilità che tenga conto della sua importanza nella totalità degli ambiti in cui è trattata: considerando gli aspetti urbanistici, trasportistici e sociali.
Dallo studio della letteratura è evidente come situazioni e scopi diversi richiedono approcci diversi, e al contempo metodi diversi portano risultati diversi, a seconda dell'obiettivo della ricerca. Un quadro più generale in grado di includere tutti gli approcci proposti in letteratura è fortemente raccomandato dalla comunità scientifica, sottolineando la necessità di studi comparativi.
Trattando i diversi modi di trasporto, e con l’ambizione di riuscire a approfondire il discorso legato alle opportunità (che rappresentano le necessità degli individui di spostarsi per svolgere attività e interagire tra loro e della distribuzione delle merci per rispondere alla domanda del territorio) si vuole dare una formulazione generalizzata di accessibilità che sia più completa possibile e tenga conto delle peculiarità non solo dei diversi modi di trasporto ma anche delle categorie di trasporto delle persone e delle merci.
5 – Schema di impostazione della Tesi finale di Dottorato e programmazione delle attività di completamento.
La tesi finale si occuperà quindi di analizzare l’accessibilità urbana tenendo conto delle diverse componenti della mobilità e delle complessità ad esse associate. Un indice indicativo sarà così composto:
• Introduzione: verrà introdotto il contesto in cui si inserisce la ricerca e verranno formulati gli obbiettivi
• Stato dell’arte: descrizione del concetto di accessibilità, come si è evoluto in letteratura e come è stato applicato
• Accessibilità per il trasporto privato
• Accessibilità per il trasporto merci
• Accessibilità per il trasporto pubblico
• Accessibilità pedonale e servizi di sharing
• Accessibilità multimodale
• Conclusioni
6 – Cronoprogramma (seguire lo schema seguente)
n. Attività II Anno III Anno
(consuntivo)
I II III IV I II III IV Accessibilità per il trasporto privato
Perfezionamento risultati
Accessibilità per la distribuzione merci con veicoli elettrici
Sviluppo formulazione
Accessibilità per il trasporto pubblico Ricerca disponibilità dati
Sviluppo formulazione
Accessibilità pedonale e servizi di sharing Verifica compatibilità trasporto pubblico Accessibilità multimodale
Quadro integrativo per i diversi modi Stesura Tesi di Dottorato
SEZIONE B
Attività di collaborazione e supporto; formazione ed acquisizione di capacità evolute (massimo 2 pagine)
1 – Partecipazione alle attività di didattica presso la struttura di afferenza (attività seminariale, supporto alla didattica frontale, preparazione di materiale didattico, collaborazione per ricevimento studenti, collaborazione allo svolgimento di tesi di laurea e stages).
- Teaching assistant of Traffic Engineering and ITS, preparazione e svolgimento di esercitazioni, aiuto svolgimento esami, ricevimento studenti per preparazione progetto.
- Teaching assistant of Programming for Transport Systems, preparazione di materiale didattico e esercitazioni su software QGIS.
- Assistenza ai lavori di tirocinio/tesi su: microsimulazione, distribuzione urbana e mobilità elettrica.
2 – Attività di formazione (soggiorni presso strutture di didattica e ricerca in Italia e all’estero, corsi curriculari o speciali frequentati, partecipazione a seminari, convegni, workshop, etc.).
• Partecipazione al corso “PhD Excellence Course: Big data applications in transportation” presso il Politecnico di Torino, tenuto dal Prof. Shlomo Bekhor il 24–28 Feb 2020 (seguito interamente da remoto)
• Partecipazione al convegno MFTS 2020 “3rd Symposium on Management of Future Motorway and Urban Traffic Systems” Luxembourg 6-8 Lug 2020 (seguito interamente da remoto)
• Partecipazione al convegno EWGT 2020 “The 23rd Euro Working Group on Transportation”
Paphos, Cyprus, 16-18 Set 2020 (seguito interamente da remoto)
3 – Collaborazione a studi, ricerche, programmi strutturati (contributi in PRIN, ricerche di Facoltà e di Ateneo, convenzioni, etc., con inquadramento del programma e specificazione dell’attività prestata).
- Teaching Assistant of Prof. Luca Quadrifoglio, Spring semester of Texas A&M University held at Roma Tre University. Fondamenti di Ingegneria Economica (analisi economica e valutazione di progetti di Ingegneria) e applicazioni dell’analisi di sistemi a problemi di Ingegneria Civile (ottimizzazioni, tecniche di soluzione e simulazioni).
- Organizzazione del Simposio Internazionale ISETT 19: Emerging Technology and Policy Trends Related to Urban Transportation Solutions. In collaborazione con COTA (Chinese Oversease Transportation Association), l’Università degli studi Roma Tre, e il Transportation Research Board.
- Partecipazione alla Collaborazione Tecnico-Scientifica tra “La Sapienza” e RSM (Roma Servizi per la Mobilità) sulla Priorità Semaforica al TPL: Progetto VISICS – Viabilità, sicurezza stradale, semaforica a Roma.
- Partecipazione alla Collaborazione Tecnico-Scientifica tra “La Sapienza” e ENEA su “Analisi zed approccio modellistico del problema di ottimizzazione dei consumi energetici nel trasporto collettivo urbano di persone e merci”.
- Partecipazione alla Collaborazione Tecnico-Scientifica tra “La Sapienza” e Fondazione Caracciolo su: “La Mobilità Urbana nell’Era Post Covid-19”.
SEZIONE C Informazioni
(Tale sezione contiene le informazioni richieste alla fine ogni anno dall’Ufficio Dottorati) 1) Titolare di borsa erogata dalla Sapienza - Università di Roma……….SI
NO
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2) Nazionalità ………Italiana………..
3) Dottorato in cotutela ……….………SI
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NO(se si indicare il cotutore………..)
4) Dottorato con doppio titolo …….……….………SI
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NO5) Borsa con finanziamento esterno ……….………SI
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NO6) Università di provenienza ………Università di Roma “La Sapienza”………
7) Numero di mensilità di ricerca spese in una struttura di ricerca estera …………0……
8) Finanziamenti all’interno di reti internazionali di formazione alla ricerca ..SI
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NO9) Pubblicazioni e altri prodotti degli ultimi 3 anni
Per le aree bibliometriche. Articoli pubblicati su riviste peer-reviewed internazionali (ed eventualmente proceedings per le aree che accettano) con impact factor (indicizzate WoS) o indicizzate Scopus.
Carrese, F., Cantelmo, G., Fusco, G., & Viti, F. (2019, June). Leveraging GIS Data and Topological Information to Infer Trip Chaining Behaviour at Macroscopic Level. In 2019 6th International Conference on Models and Technologies for Intelligent Transportation Systems (MT-ITS) (pp. 1-10). IEEE.
Carrese, F., Colombaroni, C., & Fusco, G. (2020) Accessibility analysis for Urban Freight Transport with Electric Vehicles. In The 23rd Euro Working Group on Transportation (EWGT)
Per le aree non bibliometriche. Prodotti editoriali pubblicati dai dottorandi come Monografie dotate di ISBN e/o pubblicazioni in riviste di fascia A (o prodotti editoriali equivalenti ammessi dalla VQR).
