Development of a multiscale traffic modeling framework for the Port of Genova using PTV Visum and Vissim

The increasing operational complexity of major seaports demands advanced tools for analyzing and optimizing multimodal transport networks. This thesis presents a multiscale modeling approach applied to the Port of Genoa, aimed at integrating macroscopic and microscopic traffic simulations to evaluate both strategic and operational performance under future infrastructure scenarios. The macroscopic model, developed in PTV Visum, captures regional accessibility and demand dynamics, enabling scenario-based assessments of interventions such as the subport tunnel, San Benigno junction reconfiguration, and the reallocation of port gate access flows. Complementing this, a high-resolution microscopic model in PTV Vissim reproduces vehicle-level behavior within the internal port network, with a focus on congested nodes such as Varco San Benigno and Etiopia, as well as turning movements near weighbridge zones. The reference scenario incorporates demand estimates aligned with terminal expansion plans and revised road supply configurations. Key methodological steps include subarea extraction from the macroscopic network, zoning transformations, the use of both static and dynamic routing for freight flows, and behavioral calibration based on traffic composition, signal logic, and empirical flow patterns. Simulation convergence was achieved through iterative adjustment and demand scaling, enabling reliable extraction of performance indicators such as queue lengths, level of service (LOS), speed-flow profiles, and volume-density diagrams. Results demonstrate the utility of hybrid modeling in identifying localized bottlenecks and validating infrastructure design choices. While the macroscopic model supported strategic evaluation and policy alignment, the microscopic model revealed site-specific operational inefficiencies, including spillbacks, turning delays, and gate-specific queuing. The integrated use of both models enabled multi-scale validation, offering a more comprehensive basis for decision-making. The study concludes with a discussion of modeling trade-offs, practical integration benefits, and the value of multiscale simulation as a decision-support framework for mobility engineers, especially in communicating complex outputs to non-technical stakeholders. This hybrid approach offers a replicable methodology for infrastructure agencies and port authorities pursuing data-driven planning under conditions of increasing logistical complexity.

La crescente complessità operativa dei principali porti marittimi richiede strumenti avanzati per l'analisi e l'ottimizzazione delle reti di trasporto multimodali. Questa tesi presenta un approccio di modellazione multiscala applicato al Porto di Genova, con l’obiettivo di integrare simulazioni di traffico macroscopiche e microscopiche per valutare le prestazioni sia strategiche che operative in scenari infrastrutturali futuri. Il modello macroscopico, sviluppato in PTV Visum, rappresenta l’accessibilità regionale e la dinamica della domanda, consentendo valutazioni basate su scenari di interventi come il tunnel subportuale, la riorganizzazione dell’incrocio di San Benigno e la riallocazione dei flussi di accesso ai varchi portuali. A complemento, un modello microscopico ad alta risoluzione in PTV Vissim riproduce il comportamento dei veicoli all’interno della rete portuale, con particolare attenzione ai nodi congestionati come Varco San Benigno ed Etiopia, nonché alle manovre di svolta in prossimità delle aree di pesa. Lo scenario di riferimento incorpora stime di domanda allineate ai piani di espansione dei terminal e a una configurazione rivista dell’offerta stradale. Le principali fasi metodologiche includono l’estrazione di una sottoarea dal modello macroscopico, la trasformazione della zonizzazione, l’uso di percorsi statici e dinamici per i flussi merci e la calibrazione comportamentale basata sulla composizione del traffico, la logica semaforica e modelli empirici di flusso. La convergenza della simulazione è stata raggiunta tramite aggiustamenti iterativi e scalatura della domanda, consentendo l’estrazione affidabile di indicatori prestazionali come lunghezza delle code, livello di servizio (LOS), profili velocità-flusso e diagrammi volume-densità. I risultati dimostrano l’utilità della modellazione ibrida nell’identificare colli di bottiglia localizzati e nel validare le scelte progettuali infrastrutturali. Mentre il modello macroscopico ha supportato valutazioni strategiche e l’allineamento alle politiche di mobilità, quello microscopico ha evidenziato inefficienze operative specifiche, come accodamenti retroattivi, ritardi nelle svolte e code localizzate presso i varchi. L’uso integrato dei due modelli ha permesso una validazione su più scale, offrendo una base decisionale più completa. Lo studio si conclude con una riflessione sui compromessi modellistici, i benefici pratici dell’integrazione e il valore della simulazione multiscala come strumento di supporto alle decisioni per gli ingegneri della mobilità, in particolare nella comunicazione dei risultati complessi a stakeholder non tecnici. Questo approccio ibrido offre una metodologia replicabile per enti infrastrutturali e autorità portuali impegnate in una pianificazione basata sui dati in un contesto di crescente complessità logistica.