Design and validation of an urban and commuter autonomous valet shared mobility system based on real-world travel behavior

The mobility sector is undergoing a profound transformation aimed at achieving two key objectives: reducing pollutant emissions and decreasing urban congestion. The European Union, through the European Green Deal, has initiated a path toward the first goal, establishing that, starting in 2035, the production of internal combustion engine vehicles will be banned, instead promoting the adoption of electric vehicles. However, recent studies highlight that the high purchase cost and the lack of private charging infrastructure limit the spread of such vehicles to a small segment of the population, without significantly impacting traffic reduction. For decades, private cars have been considered a symbol of autonomy and individual freedom. Yet, currently, approximately 85% of the 1.475 billion active vehicles worldwide remain unused for 95% of the time. This figure represents one of the major challenges of the current mobility model: an excessively large vehicle fleet compared to actual usage. In recent years, shared mobility services, such as car sharing, have experienced growing adoption. However, they still face difficulties in attracting a broader user base due to high costs and operational challenges. At the same time, major automotive manufacturers are developing a technology set to revolutionize the entire industry: autonomous driving. This innovation, combined with the use of small electric vehicles suitable for frequent short urban trips, could act as a catalyst for the emergence of a new mobility paradigm based on vehicle sharing, fostering the Autonomous Mobility on Demand (AMoD) model. This thesis aims to demonstrate, through the analysis of a large set of real-world data, the advantages of the shared mobility model with electric and autonomous vehicles compared to the current car-sharing system. The objective is to determine the minimum fleet size required to meet demand based on data, ensuring an optimal level of service. The results open the possibility of predicting the high efficiency of future shared autonomous mobility services and their benefits for a sustainable urban environment.

Il settore della mobilità sta attraversando una profonda trasformazione finalizzata al raggiungimento di due obiettivi fondamentali: la riduzione delle emissioni inquinanti e la diminuzione della congestione urbana. L’Unione Europea, attraverso l’European Green Deal, ha intrapreso un percorso volto al primo obiettivo, stabilendo che a partire dal 2035 sarà vietata la produzione di veicoli con motore a combustione interna, incentivando invece l’adozione di mezzi elettrici. Tuttavia, studi recenti evidenziano che il costo elevato di acquisto e la scarsità di infrastrutture di ricarica private limitano la diffusione di tali veicoli a una fascia ristretta della popolazione, senza incidere significativamente sulla riduzione del traffico. Per decenni, l’automobile privata è stata considerata un simbolo di autonomia e libertà individuale, eppure, attualmente, circa l’85% degli 1,475 miliardi di veicoli attivi a livello globale rimane inutilizzato per il 95% del tempo. Questo dato rappresenta una delle principali criticità dell’attuale modello di mobilità: un parco auto eccessivamente ampio rispetto al reale utilizzo. Negli ultimi anni, i servizi di mobilità condivisa, come il car sharing, hanno registrato una crescente diffusione, ma continuano a incontrare ostacoli nell’attrarre un’utenza più ampia a causa degli elevati costi e delle difficoltà operative. In parallelo, le principali case automobilistiche stanno sviluppando una tecnologia destinata a rivoluzionare l’intero settore: la guida autonoma. Questa innovazione, combinata con l’impiego di veicoli elettrici di piccole dimensioni adatti a spostamenti urbani frequenti, potrebbe fungere da catalizzatore per l’affermazione di un nuovo paradigma di mobilità basato sulla condivisione dei mezzi favorendo il modello di Autonomous Mobility on Demand (AMoD). Questa tesi mira a dimostrare, attraverso l’utilizzo di una grande quantità di dati reali, i vantaggi del modello di mobilità condivisa con veicoli elettrici e autonomi rispetto all’attuale sistema di car sharing. L’obiettivo è trovare la dimensione minima della flotta necessaria per soddisfare la domanda basata sui dati, garantendo un livello di servizio ottimale. I risultati aprono la possibilità di prevedere l’elevata efficienza del futuro servizio di mobilità autonoma condivisa e i suoi benefici per un ambiente urbano sostenibile.