Sustainable urban mobility: dimensioning robotaxi fleet and public transportation for future cities

Autonomous driving technology is set to revolutionize mobility in the coming years, opening new opportunities in the urban mobility and driving the shift from a private model of car ownership to a public shared one. This thesis aims to develop and analyze a multimodal urban mobility system through the use of innovative technology of robotaxis, autonomous electric vehicles shared among users. To achieve this goal, a simulator has built based on real travel data collected from GNSS devices, directly installed on customer vehicles of UnipolSai Group, addressing an optimization problem through Co-design theory. The simulator determines the optimal number of robotaxis needed to meet travel demands within the service area over a week, analyzing waiting times, travel times, and other parameters useful for evaluating the service. Two distinct cases are analyzed. In the first scenario, a system is designed to be competitive with current car-sharing companies. The results demonstrate that it would be significantly more efficient and economically cheaper than existing services. In the second scenario, we hypothesize that the circulation in Area B can be made only with robotaxis or public transports. In this future mobility model the number of robotaxis required would be 10 to 50 times fewer than the number of private cars currently in circulation. This would allow a urban regeneration, substituting parking zones with green spaces and useful areas for the community, in addition to the benefits of 100% green mobility. Economically, for most people, using robotaxis would be more convenient than owning a private car. It is hoped that this type of system will succeed in the coming years, following the example of cities like San Francisco and Wuhan, which are already experimenting with robotaxis, albeit not yet on a large scale.

La guida autonoma è una tecnologia destinata a rivoluzionare la mobilità nei prossimi anni, aprendo nuove opportunità nella mobilità urbana e facilitando il passaggio da un modello di proprietà privata dell’automobile a uno condiviso pubblicamente. Questa tesi mira a sviluppare e analizzare un sistema di mobilità urbana multimodale mediante l’utilizzo dei robotaxi, veicoli elettrici autonomi condivisi tra gli utenti. Per realizzare questo obiettivo, è stato costruito un simulatore basato su dati di percorrenza reali ottenuti tramite dispositivi GNSS, installati direttamente sui veicoli dei clienti di UnipolSai Group, risolvendo un problema di ottimizzazione tramite la teoria del Co-design. Il simulatore determina il numero ottimale di robotaxi necessari per soddisfare le richieste di viaggio nell’area di servizio durante una settimana, analizzando tempi di attesa, di percorrenza e altri parametri utili a valutare il servizio. Sono stati analizzati due casi distinti. Nel primo, si è progettato un sistema concorrenziale rispetto alle attuali aziende di car-sharing. I risultati dimostrano che sarebbe notevolmente più efficiente ed economicamente competitivo rispetto alle compagnie esistenti. Nel secondo scenario, è stata ipotizzata una limitazione della circolazione delle auto private nell’Area B della città, con una mobilità urbana composta esclusivamente da mezzi pubblici e soluzioni di mobilità condivisa. Il numero di robotaxi necessari sarebbe da 10 a 50 volte inferiore rispetto al numero di auto private attualmente in circolazione. Questo permetterebbe di riqualificare vaste aree destinate a parcheggi, creando spazi verdi e aree utili per la comunità, senza considerare i vantaggi portati da una mobilità 100% green. Anche a livello economico, per la maggior parte della popolazione, l’utilizzo dei robotaxi risulterebbe più conveniente rispetto all’auto privata. È auspicabile che questo tipo di sistema ottenga successo nei prossimi anni, seguendo l’esempio di città come San Francisco e Wuhan, che stanno già sperimentando l’uso di robotaxi, seppur non ancora su larga scala.