Impatto di automobili connesse ed autonome sulla gestione delle intersezioni semaforizzate

The future of mobility foresees a connection between vehicles, roads and infrastructures in a unitary ecosystem of data: a revolution that requires "intelligent" roads. For transport engineering, the study and prediction of this evolution of traffic is crucial today, as the transformations that change the concept of the "road" known to date will begin right from this decade. An area of ​​fundamental importance for these technological transformations is the road intersection, a place where the trajectories of vehicles converge and generate points of conflict. It is natural to wonder if the traffic light system will remain the best choice in the next few years or if we will have to expect some new way of managing intersections that makes the best use of the potential of vehicles that were previously only connected, and then also autonomously driven. The aim of this thesis is to characterize in depth the scenario of the road intersection of the future, analyzing the available bibliography, describing and comparing the main technologies that are expected to be developed. After a brief introduction on connected, autonomous vehicles and on V2X communication systems, the main technologies that in the next fifty years will change the management of the traffic light intersection will be described, analyzing the main studies in the bibliography and reporting at the end some ranges of benefits that these technologies will bring to the various factors considered, such as fuel consumption, travel time and delay. We then proceed with the analysis of the impact of these technologies on the safety systems of vulnerable road users and on the priority systems of public transport. Finally, the forecast of the development of the described technologies and their interaction will be presented, providing an estimate of the benefits for temporal steps from today to 2070. It is therefore possible to create a roadmap for municipalities with guidelines to keep up with the technological evolution of vehicles in the next fifty years.

Il futuro della mobilità prevede una connessione tra mezzi, strade e infrastrutture in un ecosistema unitario di dati: una rivoluzione che necessita di strade “intelligenti”. Per l’ingegneria dei trasporti, lo studio e la previsione di questa evoluzione del traffico è oggi cruciale, in quanto proprio a partire da questo decennio inizieranno le trasformazioni che stravolgono la concezione di "strada" fino ad oggi conosciuta. Un’area di importanza fondamentale per queste trasformazioni tecnologiche è l’intersezione stradale, luogo in cui le traiettorie dei veicoli confluiscono e generano punti di conflitto. Risulta naturale chiedersi se il sistema semaforico resterà la migliore scelta anche nei prossimi anni o se ci si dovrà aspettare qualche nuova modalità di gestione delle intersezioni che sfrutti al meglio le potenzialità dei veicoli prima solo connessi, e successivamente anche a guida autonoma. Obiettivo di questa tesi è caratterizzare approfonditamente lo scenario dell’intersezione stradale del futuro, analizzando la bibliografia disponibile, descrivendo e confrontando le tecnologie principali che si prevede verranno sviluppate. Dopo una breve introduzione su veicoli connessi, autonomi e sui sistemi di comunicazione V2X, verranno descritte le principali tecnologie che nei prossimi cinquant’anni andranno a modificare la gestione dell’intersezione semaforizzata, analizzando i principali studi presenti in bibliografia e riportando alla fine dei range di benefici che tali tecnologie porteranno ai diversi fattori considerati, come consumo di carburante, tempo di percorrenza e ritardo. Si procede quindi con l’analisi dell’impatto di tali tecnologie sui sistemi di sicurezza degli utenti deboli della strada e sui sistemi di priorità del trasporto pubblico. Verrà infine presentata la previsione dello sviluppo delle tecnologie descritte e la loro interazione, fornendo una stima dei benefici per step temporali da oggi al 2070. È possibile quindi realizzare una roadmap per municipalità con linee guida per restare al passo con l’evoluzione tecnologica dei veicoli nei prossimi cinquant’anni.