Modelli gravitazionali e radiational per la distribuzione del traffico: algoritmi di ottimizzazione, analisi comparata e applicazioni

Il seguente lavoro illustra l'attività svolta durante il periodo di sei mesi di stage presso SiTI (Istituto Superiore sui Sistemi Territoriali per l'Innovazione) associazione non a scopo di lucro costituita nel 2002 tra Politecnico di Torino e Compagnia di San Paolo, che svolge attività di ricerca e formazione orientate all'innovazione e alla crescita socio-economica. SiTI suddivide la propria attività in tre settori specializzati: Logistica e trasporti, Patrimonio ambientale e riqualificazione urbana, Sicurezza del territorio. Il tirocinio è stato da me svolto nell'area della Logistica e trasporti. L'ambito nel quale è stato sviluppato l'intero lavoro è quello della modellistica per la mobilità e per i trasporti; partendo dalla formulazione del modello di pianificazione a quattro stadi, che è suddiviso in generazione della mobilità, distribuzione della domanda di traffico, lo split modale in cui viene ripartita la domanda in base alla modalità di spostamento scelta dall'utente e l'assegnazione del flusso di traffico alla rete; si è focalizzato il discorso sulla fase di distribuzione della mobilità all'interno dell'area di studio. In particolare sono stati analizzati e comparati a livello teorico il modello gravitazionale per la distribuzione del traffico e il più recente modello radiational (Barabási e altri, 2012). Il lavoro è stato suddiviso in due fasi. Una prima parte in cui è stata compiuta l'analisi teorica dei modelli di distribuzione, formulandoli matematicamente, comparandoli, evidenziando punti di forza e relative debolezze strutturali e problematiche applicative. La seconda parte, a carattere applicativo, ha riguardato lo sviluppo di algoritmi per la valutazione e la calibrazione del modello gravitazionale con diverse funzioni di impedenza. Per valutare la capacità predittiva di ciascuno dei modelli in analisi è stata utilizzata la base dati sulla mobilità della Provincia di Torino relativa all'anno 2010, stimata da SiTI nell'ambito di progetti vi valutazione del sistema tangenziale Torinese. Sono state calcolate le distribuzioni della mobilità impiegando modelli gravitazionali a più parametri; i risultati sono stati confrontati con analisi statistiche e grafiche. Lo sviluppo della tesi ha comportato lo sviluppo di applicativi software per la modellizzazione matematica, la calibrazione e la rappresentazione grafica dei risultati ottenuti. A tal proposito sono state generate procedure ad hoc utilizzando il linguaggio Python in ambiente Numpy e Scipy.