Navigatori satellitari e traffico urbano: quando il percorso più veloce può aumentare congestione ed emissioni

I navigatori satellitari promettono percorsi più rapidi ed efficienti, ma il loro utilizzo su larga scala può produrre effetti inattesi sulla mobilità urbana. Uno studio condotto da CNR-ISTI e Università di Pisa su Firenze, Milano e Roma mostra che, quando molti automobilisti seguono indicazioni simili, il traffico tende a concentrarsi su un numero più ristretto di strade. In alcuni scenari, questa dinamica può ridurre i benefici ambientali attesi e incidere anche sulle emissioni di CO₂. La ricerca evidenzia così il delicato equilibrio tra vantaggio individuale e funzionamento complessivo della rete urbana.

Navigatori satellitari e mobilità urbana: cosa succede quando tutti seguono lo stesso percorso

Le applicazioni di navigazione sono diventate uno strumento quotidiano per milioni di automobilisti. Google Maps, TomTom e altri servizi permettono di individuare rapidamente il percorso considerato più veloce o efficiente, tenendo conto della rete stradale e, sempre più spesso, delle condizioni del traffico. Ma cosa succede quando migliaia di persone utilizzano contemporaneamente gli stessi algoritmi e ricevono indicazioni simili?

A indagare gli effetti collettivi dei navigatori sulla mobilità urbana è lo studio “The traffic concentration effects of urban navigation services”, pubblicato su Nature Communications e realizzato da Giuliano Cornacchia, Mirco Nanni e Luca Pappalardo dell’Istituto di scienza e tecnologie dell’informazione del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Isti) insieme a Dino Pedreschi dell’Università di Pisa. La ricerca ha analizzato le città di Firenze, Milano e Roma attraverso simulazioni che combinano dati GPS, reti stradali e indicazioni generate da alcuni dei principali servizi di navigazione.

I risultati evidenziano un fenomeno apparentemente controintuitivo: all’aumentare dell’utilizzo dei navigatori, gli automobilisti tendono a concentrarsi su un numero più ristretto di percorsi. Una dinamica che può modificare significativamente la distribuzione del traffico urbano e, in determinate condizioni, ridurre o persino annullare i benefici ambientali prodotti dall’ottimizzazione dei tragitti.

Firenze, Milano e Roma: simulato l’utilizzo dei navigatori fino al 100% dei veicoli

Per valutare l’impatto delle applicazioni di navigazione, i ricercatori hanno sviluppato simulazioni del traffico urbano relative a Firenze, Milano e Roma, tre città caratterizzate da dimensioni e configurazioni della rete stradale differenti.

Il modello ha integrato dati GPS relativi agli spostamenti di veicoli privati con la rete stradale di OpenStreetMap e con i percorsi suggeriti da Google Maps, TomTom, Bing Maps e Mapbox. Sono quindi stati simulati differenti livelli di traffico e diversi tassi di utilizzo dei servizi di navigazione, passando da uno scenario nel quale nessun automobilista segue le indicazioni degli algoritmi fino a un'ipotesi di adozione completa.

L’obiettivo era comprendere come cambiano due elementi fondamentali: la diversità dei percorsi utilizzati dagli automobilisti e le emissioni di CO₂ generate dal traffico.

Come sottolineano i ricercatori, lo studio non intende stabilire se i navigatori siano positivi o negativi in assoluto. Gli strumenti di navigazione possono infatti offrire vantaggi concreti al singolo automobilista, riducendo tempi o distanze di percorrenza. Il problema emerge quando un numero elevato di utenti riceve contemporaneamente suggerimenti molto simili.

In questi casi l’ottimizzazione individuale non coincide necessariamente con quella dell’intero sistema urbano.

Più navigatori, meno percorsi alternativi: la diversità diminuisce fino al 14%

Uno dei risultati più significativi riguarda proprio la distribuzione dei veicoli all’interno della rete stradale.

Con l’aumento del numero di automobilisti che seguono le indicazioni dei navigatori, la diversità dei percorsi tende progressivamente a diminuire. Nello scenario in cui tutti i veicoli utilizzano i servizi di navigazione, lo studio registra una riduzione che può raggiungere il 14% rispetto allo scenario nel quale i suggerimenti non vengono seguiti.

Gli algoritmi finiscono quindi per indirizzare una quota crescente degli automobilisti verso un insieme più limitato di strade considerate efficienti.

La ricerca evidenzia inoltre una tendenza a concentrare maggiormente gli spostamenti sulle autostrade urbane e sulle principali arterie ad alta capacità, generalmente privilegiate dai servizi di navigazione per i limiti di velocità più elevati e per la maggiore capacità di assorbire traffico.

L'effetto non riguarda soltanto il numero di veicoli. Anche le emissioni finiscono per concentrarsi maggiormente lungo alcune infrastrutture. Lo studio rileva infatti che, aumentando l'adozione dei navigatori, cresce la quota delle emissioni di CO₂ prodotta sulle principali arterie stradali.

Emissioni di CO₂: i benefici dipendono dal livello di traffico

Il rapporto tra navigatori satellitari ed emissioni risulta ancora più articolato.

Quando il traffico è contenuto, l'utilizzo dei sistemi di navigazione produce generalmente un effetto positivo, perché consente agli automobilisti di percorrere itinerari più efficienti e contribuisce a ridurre le emissioni medie.

La situazione cambia però negli scenari caratterizzati da elevata congestione.

In presenza di traffico intenso, i vantaggi ambientali risultano evidenti soprattutto quando soltanto una parte degli automobilisti utilizza i navigatori. Man mano che la quota di utenti cresce, l'effetto positivo può progressivamente ridursi.

La ricerca individua, per molti dei servizi e delle città analizzate, una fascia compresa indicativamente tra il 60% e l'80% di adozione oltre la quale i benefici ambientali iniziano ad attenuarsi. In alcune simulazioni possono scomparire completamente o addirittura trasformarsi in un incremento delle emissioni rispetto allo scenario senza navigazione algoritmica.

Gli effetti non sono tuttavia identici nelle tre città. A Milano, ad esempio, alcuni servizi continuano a produrre riduzioni delle emissioni anche con livelli di utilizzo molto elevati. A Roma, invece, alcuni degli scenari simulati mostrano come, superata una determinata quota di utenti, la crescente concentrazione dei veicoli sulle arterie già fortemente utilizzate possa determinare un aumento delle emissioni.

Dal vantaggio individuale alla gestione complessiva della mobilità urbana

Lo studio mette quindi in evidenza un tema che riguarda più in generale l'impiego degli algoritmi nella gestione della mobilità: una soluzione ottimale per il singolo utente non è necessariamente ottimale quando viene applicata contemporaneamente a un'intera comunità.

Se migliaia di automobilisti vengono indirizzati verso le stesse strade perché considerate individualmente più rapide, il risultato può essere una progressiva concentrazione del traffico capace di modificare l'equilibrio della rete.

Secondo i ricercatori, gli effetti dipendono inoltre dalle caratteristiche specifiche della città, dalla struttura della rete viaria, dall'intensità del traffico e dall'algoritmo utilizzato dal servizio di navigazione.

La ricerca apre così una riflessione più ampia sulla possibilità di sviluppare sistemi di navigazione capaci di considerare non soltanto il tempo di viaggio del singolo automobilista, ma anche gli effetti complessivi generati sulla città.

In una mobilità urbana sempre più governata da dati e algoritmi, la sfida potrebbe quindi essere quella di passare dalla semplice ricerca del percorso più rapido alla definizione di itinerari in grado di bilanciare tempi di percorrenza, distribuzione del traffico ed emissioni, evitando che l'efficienza individuale finisca per trasformarsi in un'inefficienza collettiva.