Agent-based simulation of mode choice: MATSim application to the case study of Bovisa campus.

Agent-based models (ABMs) are rapidly becoming the new industry standard for modelling transportation systems, offering several advantages over traditional four-stage models. These advantages include a higher level of detail and the ability to simulate a broader range of scenarios. This is because, in ABMs, a copy is generated for everyone, representing all the activities they undertake during the simulated period. This enables the representation of specificities and the simulation of the impacts that policies have on people's daily routines. To explore the potential of ABMs, a model was developed for simulating the modal choice of students at the Bovisa campus of the Polytechnic University of Milan within the scope of this thesis. The thesis work involved: 1. Examining the state of the art on agent-based models and the structure of the MATSim software. 2. Developing, calibrating and testing an ABM in MATSim for students at the Bovisa campus of the Polytechnic University of Milan and for private car travel demand in the municipality of Milan. 3. Investigating the convergence and computational times of the models by varying key simulation parameters. The models faithfully reproduced both the modal choice of students (with an average error of 2%) and the levels of congestion on the road network (with an error of less than 1 km/h). This new model will expand the range of testable policies and scenarios, thereby increasing the effectiveness of measures taken to enhance the experience of the student community.

I modelli agent-based (ABMs) stanno rapidamente diventando il nuovo standard industriale per la modellazione dei sistemi di trasporto, grazie ai molteplici vantaggi rispetto ai tradizionali modelli a quattro stadi; tra cui un livello di dettaglio superiore e la capacità di simulare un numero più ampio di casistiche. Ciò è dovuto al fatto che per ogni cittadino viene generata una copia che andrà a compiere tutte le attività che la persona compie durante il periodo simulato. Questo permette di rappresentarne le specificità e di simulare gli impatti che le politiche hanno nell’interezza della giornata delle persone. Per indagare le potenzialità dei modelli ABMs, nell’ambito di questa tesi è stato sviluppato un modello per la simulazione della scelta modale degli studenti della sede di Bovisa del Politecnico di Milano. Nel lavoro di tesi si è: 1. Analizzato lo stato dell'arte sui modelli agent-based e la struttura del software MATSim. 2. Sviluppato, calibrato e testato un ABM in MATSim per gli studenti del Campus di Bovisa del Politecnico di Milano e per la domanda di spostamenti in auto privata nel Comune di Milano. 3. Studiato la convergenza e i tempi computazionali dei modelli al variare dei principali parametri di simulazione. I modelli hanno riprodotto in maniera fedele sia la scelta modale degli studenti (errore medio del 2%) che i livelli di congestione della rete stradale (errore inferiore ad 1 km/h). Questo nuovo modello consentirà di ampliare l’orizzonte delle politiche e delle situazioni testabili, incrementando così l’efficacia delle misure adottate per migliorare l’esperienza della comunità studentesca.