“Programmi di esercizio” Seminario a cura di Francesco Murolo DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DEI TRASPORTI Corso di Tecnica e gestione dei trasporti Prof. Luigi Biggiero ITS Mobilità Sostenibile Trasporto Ferroviario Centro di Formazione Ferroviario Francesco Murolo “Programmi di esercizio” L’orario Ferroviario Seminario a cura di Francesco Murolo

Introduzione Uno dei caratteri peculiari della tecnica della circolazione su rotaia, che dipende dal fatto stesso di essere una circolazione guidata (vicolo treno-binario), consiste nella necessità, quando si raggiunga un’intensità di circolazione appena apprezzabile, della impostazione, per ciascuna linea, di un particolare tipo di programma di esercizio rappresentato nell’orario di servizio. Esso costituisce l’intelaiatura di base cui viene riferito lo svolgimento pratico del servizio. Programmi di Esercizio 2 2

Introduzione La necessità dell’orario di servizio, sotto l’aspetto tecnico, è legata alle caratteristiche stesse del sistema di circolazione ferroviario, per cui il movimento dei treni è regolato secondo norme ben definite che ne disciplinano la velocità, la successione, le soste, gli incroci e le precedenze. Programmi di Esercizio 3 3

Introduzione La compilazione dell’orario è uno degli aspetti peculiari della tecnica della circolazione su rotaia. Tale compilazione è funzione delle caratteristiche: delle linee (configurazione plano-altimetrica, tipo di armamento e velocità ammesse, impianti di sicurezza e segnalamento di cui si dispone, lunghezza distanziamento regime di esercizio adottato); dei mezzi di trazione (caratteristica meccanica). Programmi di Esercizio 4 4

Introduzione : L’ orario di servizio “I dati che definiscono tutti i movimenti programmati dei treni e del materiale rotabile sull’infrastruttura durante il suo periodo di validità” Decreto Legislativo 188/2003 art. 3.t Elementi base: caratteristiche infrastruttura (Scenario Tecnico) caratteristiche treno (Impresa ferroviaria) specifiche tecniche di circolazione (Scenario Tecnico) l’orario di servizio è contemporaneamente offerta commerciale e strumento per l’organizzazione industriale del sistema ferroviario Programmi di Esercizio

Introduzione : Orario e attrattività dei servizi L’orario definisce il percorso, le fermate e gli orari dei servizi. Definisce dunque: > l’esistenza o meno dei servizi sulle diverse relazioni O/D > la possibilità di utilizzare i servizi nel momento desiderato > i tempi di viaggio, da confrontare con quelli delle modalità concorrenti. L’orario definisce cioè le PRESTAZIONI dei servizi e cioè: > la loro accessibilità spaziale > la loro accessibilità temporale > la loro velocità Queste prestazioni sono tutte collegate al “fattore tempo”, che è, insieme al prezzo, il principale fattore di scelta modale. L’orario è dunque un importante fattore di scelta modale oltre che in generale elemento di qualità del servizio L’orario è importante perché definisce l’attrattività dei servizi e la capacità del sistema di essere competitivo con le modalità concorrenti Programmi di Esercizio

Introduzione : L’orario nel processo aziendale L’orario è importante, oltre che per i suoi effetti sull’attrattività dei servizi, anche per quelli sui costi e sull’affidabilità del sistema. Attrattività dei servizi Costi Gli effetti dell’orario sono quindi sul piano sia dell’efficacia che dell’efficienza dei servizi offerti. L’orario è importante per i suoi riflessi sui ricavi e sui costi aziendali Programmi di Esercizio

Introduzione : L’ ottimizzazione dell’orario Si può impostare La pianificazione deLL’orario in maniera strategica, quando esso è di tipo strutturato (sistemi cadenzati). Diventa infatti possibite, in questo caso, governare in maniera chiara e consapevote tutte Leleve che presiedono all’ efficacia e all’efficienza dei servizi La progettazione deLL’orario puòessere impostata in una logica di sistema e di ottimizzazione, sia net breve che net medio tungo periodo: gti investimenti tato rete e tato trasporto possono essere coerentemente finatizzati Attraverso La pianificazione dell’orario si può governare l’intero processo aziendate Programmi di Esercizio

Introduzione Programmi di Esercizio

L’orario: i dati di input Programmi di Esercizio 10 10 10

I dati di input: il territorio Impostazione Insediamenti produttivi Insediamenti scolastici Siti turistici Siti commerciali Zone attrattive e zone generatrici Programmi di Esercizio 11 11 11

I dati di input: l’Infrastruttura Sviluppo del tracciato (gradi di prestazioni della linea, semplice e/o doppio binario) Impianti di sicurezza e segnalamento: gli apparati di stazione i sistemi di distanziamento (regimi di esercizio) I sistemi di controllo e governo (sistemi di esercizio) La capacità e/o potenzialità delle stazioni delle linee Programmi di Esercizio 12 12 12

l’Infrastruttura: capacità e potenzialità La capacità è una grandezza concretamente quantificabile, la potenzialità esprime il massimo teorico raggiungibile. La potenzialità della linea è il numero massimo di treni che possono circolare con regolarità su una determinata linea, in un tempo definito (un ora o un giorno). La potenzialità delle stazioni è il numero massimo dei treni che possono essere ricevuti in una stazione nell’unità di tempo (un ora o un giorno) senza creare intralcio allo sviluppo del servizio Programmi di Esercizio 13 13 13

I dati di input: i mezzi di trazione Caratteristiche meccaniche Prestazioni (accelerazione, peso trainabile, ecc) Frenatura Sistemi di incarrozzamento Programmi di Esercizio 14 14 14

I dati di input: report statistici e rapporti con gli Enti Studio dei flussi Contatti con Enti locali Studio statistiche Contratto di servizio Integrazione modale Programmi di Esercizio 15 15 15

I dati di input: le risorse umane Contratti collettivi Contratti aziendali Accordi sindacali Idoneità e abilitazioni Turni di servizio Programmi di Esercizio 16 16 16

I dati di input: i bisogni e le esigenze UTENZA Alta frequenza Affidabilità Comfort AZIENDA Efficienza Alti volumi di traffico Rispetto del contratto di servizio Programmi di Esercizio 17 17 17

I dati di input: caratteristiche dei Servizi Intangibilità Inseparabilità Eterogeneità Programmi di Esercizio 18 18 18

L’orario: i dati di output Programmi di Esercizio 19 19 19

I dati di output: le tracce La traccia è un segno grafico mediante il quale si rappresenta simbolicamente uno o più treni. Il treno costituisce qualsiasi mezzo di trazione (esclusi i carrelli) che debba viaggiare da una ad altra località di servizio o che parta da una località per disimpegnare un servizio lungo la linea e faccia ritorno nella località stessa. Programmi di Esercizio 20 20 20

I dati di output: lo studio delle tracce Rilevazione percorrenze Verifica tempi di sosta Grafico Predisposizione modelli Tracce grafiche - compatibilità e congruenze Verifica interferenze dai nodi Grafici orari tracce cadenzate tracce non cadenzate Programmi di Esercizio 21 21 21

Traccia oraria “Frazione di capacità dell’infrastruttura ferroviaria necessaria a far viaggiare un convoglio fra due località in un determinato periodo temporale” Decreto Legislativo 188/2003 art. 3.t Elementi base: località origine e destinazione percorso e fermate tempo di percorrenza la traccia oraria è il programma di base per la produzione del treno e il riferimento per tutti i soggetti coinvolti Programmi di Esercizio

Progettazione tracce acquisire le caratteristiche tecniche del treno acquisire le caratteristiche commerciali (percorso, fermate) calcolare la percorrenza integrando l’equazione del moto applicare i margini di regolarità (fiche UIC) assegnare i tempi di sosta nelle singole fermate armonizzare le singole tracce nel rispetto delle richieste delle Imprese ferroviarie, delle regole nazionali e dei vincoli infrastrutturali Programmi di Esercizio

Elementi di base Dati Linea Dati Mezzi di Trazione livellette curvature gradi di prestazione Dati Mezzi di Trazione tipo mezzo prestazione resistenza al moto Si possono ricavare mediante opportuni software i : Diagrammi di trazione Profili di velocità Programmi di Esercizio

Grado di prestazione I = ri + rc = costante rc = 800/R ri = resistenza specifica dovuta alla pendenza I = ri + rc = costante rc = resistenza specifica dovuta alla curva rc = 800/R Programmi di Esercizio La somma delle resistenze specifiche dovute alle pendenze ed alle curve costituisce il grado di prestazione di una linea. Programmi di Esercizio

Curve caratteristiche di trazione Programmi di Esercizio

Tabelle di percorrenza diagrammi di trazione profili di velocità codice impostazione velocità massima percorso modello di fermate Si possono ricavare mediante opportuni software : Tabelle di percorrenza Grafici Programmi di Esercizio

Profili di velocità Programmi di Esercizio

Normative internazionali UIC Fiche 451-1 RFI marcia di base percorrenza pura (con avvio e arresto) equazione del moto sulla base delle caratteristiche della linea e del treno elaborata con fattore correttivo medio del 3% sullo sforzo di trazione margini di regolarità per manutenzione minimo 1,5’/100 km 2’/100 km per circolazione minimo 2’/100 km 2’/100 km margini supplementari per “lunghi” lavori localizzati localizzati massimo 3’ vincolo per i nodi Programmi di Esercizio

Capacità Somma delle tracce orarie che costituiscono la potenzialità di utilizzo di determinati segmenti di infrastruttura ferroviaria” Decreto Legislativo 188/2003 art. 3.t Elementi base: caratteristiche infrastruttura struttura del traffico regolarità attesa il valore della capacità non è assoluto, ma dipende dalla definizione del programma di esercizio Programmi di Esercizio

Capacità Programmi di Esercizio TEORICA (Fiche UIC 405-1: “Theoretical Capacity”) quantità massima di tracce possibili con programmazione omotachica, dipende solo dalle caratteristiche di infrastruttura e dai livelli di puntualità desiderata COMMERCIALE (Fiche UIC 405-1: “Capacity”) quantità massima di tracce con struttura di offerta eterotachica coerente con la eterogeneità della domanda, dipende anche dalle esigenze del mercato ASSEGNATA quantità (tracce) della capacità commerciale assegnata alle Imprese ferroviarie RESIDUA (Fiche UIC 405-1: “Usable Capacity”) quantità (tracce) della capacità commerciale non assegnata alle Imprese ferroviarie, utile per nuove richieste in corso d’orario o per la gestione operativa (treni in ritardo) RESIDUA TECNICA (Fiche UIC 405-1: “Lost Capacity”) quota parte (percentuale) della capacità commerciale non assegnata alle Imprese ferroviarie e non idonea per nuove tracce, utile per gestione operativa Programmi di Esercizio

Orari tradizionali e orari cadenzati Programmi di Esercizio

Orari tradizionali e orari cadenzati Programmi di Esercizio

Orari tradizionali e orari cadenzati Programmi di Esercizio

Orari tradizionali e orari cadenzati Programmi di Esercizio

Orari tradizionali e orari cadenzati Programmi di Esercizio

Modalità di progettazione Orario tradizionale : ogni traccia è a sé, la progettazione dell’offerta è di tipo puntuale. Variabili di progetto sono le singole tracce Orario cadenzato : la progettazione dell’offerta è a livello di sistema: si definisce una struttura (griglia di tracce) che si ripete regolarmente nel tempo Con l’orario tradizionale si progettano le singole tracce, con l’orario cadenzato si progetta la griglia Programmi di Esercizio

Il concetto di struttura e copertura temporale Nel caso di sistemi cadenzati, l’orario dei servizi può essere progettato a due livelli distinti: > ad un primo livello di sistema, in cui viene definita la struttura dei servizi (la griglia) > ad un secondo livello puntuale, in cui avviene la definizione della copertura temporale dei servizi Programmi di Esercizio

La struttura dell’orario Caratteristiche dell’orario cadenzato: standardizzazione, ripetitività Definire la struttura di un orario cadenzato significa individuare: I prodotti standard ( o “missioni”) in termini di attestamenti, percorsi, fermate intermedie la loro frequenza la loro combinazione recipro Programmi di Esercizio

La struttura dell’orario (riepilogo) I prodotti standard possono essere più di uno e integrarsi tra loro secondo uno SCHEMA RIPETITIVO DI OFFERTA È individuabile una GRIGLIA, un MODULO di offerta che si ripete nel tempo Il modulo è definibile da un numero limitato di variabili che ne individuano la geometria Programmi di Esercizio

Geometria del modulo Programmi di Esercizio Ciascun prodotto può essere descritto geometricamente da: Tempo di percorrenza (Tp) Intervallo di cadenzamento (I) Struttura di cadenzamento (DT) - individua la posizione relativa delle tracce Programmi di Esercizio

Il concetto di “orologio” Intervalli uniformi + “clockfacedness” (con I= sottomultipl dell’ora)-* i minuti di passaggio in corrispondenza di una determinata fermata, sono sempre gli stessi In ciascuna fermata l’offerta può essere sintetizzata attraverso il concetto di “orologio Programmi di Esercizio

La struttura di cadenzamento Variazioni (in un sistema di riferimento relativo) della struttura di cadenzamento, a parità di Tp e I Se varia la struttura di cadenzamento, si modificano gli orologi dei nodi Programmi di Esercizio

Il concetto della simmetria Definita una griglia e la sua S.C., questa può traslare rigidamente lungo l’ascissa temporale (sistema di riferimento assoluto) Se trasla la griglia, traslano anche gli assi di simmetria e ruotano gli orologi dei nodi Convenzione europea: l’offerta è definita “simmetrica” quando gli assi di simmetria coincidono con l’asse dell’orologio (zero-trenta) Se l’offerta è simmetrica le tracce si incrociano a: 0, per I=120 0 e 30, per I=60’ 0, 15, 30, 45, per I=30 Programmi di Esercizio

I dati di output: il grafico orario L'orario grafico è un semplice diagramma cartesiano in cui gli intervalli di tempo vengono riportati in ascisse e gli intervalli di spazio (sezioni di linea) in ordinate; i treni vi vengono rappresentati con linee oblique ascendenti (treni pari) e discendenti (treni dispari). Più il treno è veloce, più traccia è pendente. Programmi di Esercizio 45 45

I dati di output: il grafico orario La rigatura orizzontare viene fatta in corrispondenza delle stazioni e posti di linea che delimitano le sezioni di distanziamento (posti di movimento, posti di blocco, ecc). La rigatura verticale viene fatta in corrispondenza delle ore, dei dieci minuti (grafico a dieci minuti). Programmi di Esercizio 46 46

I dati di output: il grafico orario Le tracce dei treni ascendenti e discendenti per le linee a semplice binario possono incontrarsi solo in corrispondenza delle righe orizzontali che rappresentano le stazioni (o posti di movimento) atti al ricevimento treni, in quanto solo in corrispondenza di tali località possono effettuarsi gli incroci dei treni. Programmi di Esercizio 47 47

Il grafico orario: dal teorico al reale Programmi di Esercizio 48 48 48

Vincoli per la costruzione dell’orario Vincoli tecnici di infrastruttura: Specifiche di distanziamento in linea (doppio binario) Tra treni della stessa direzione Specifiche di incrocio (semplice binario) Specifiche di taglio interferenze a raso Specifiche di taglio stazioni di testa Tra treni delle due opposte direzioni

Specifiche di distanziamento e incrocio

Specifiche di taglio – interferenza a raso

Specifiche di taglio – stazione di testa

Programma di esercizio ex SEPSA Sulla linea Cumana, prevalentemente a doppio binario, si effettuano tre treni/ora tra Montesanto e Torregaveta nei due versi di marcia per l’intero arco di esercizio giornaliero tra le 5:30 e le 22:30. Il servizio veniva potenziato con altri 3 treni/ora sulla tratta urbana Montesanto - Bagnoli per far fronte alla forte richiesta di trasporto nei giorni feriali tra le 7:00 e le 20:00. Programmi di Esercizio 53 53 53

Programma di esercizio ex SEPSA Sulla linea Circumflegrea, tutta a semplice binario, si effettuano 3 treni/ora tra Montesanto e Licola nei due versi di marcia per l’intero arco di esercizio giornaliero tra le 5:30 e le 22:30. I treni sono effettuati in doppia composizione, cioè costituiti da due elettrotreni, per i due terzi dell’arco di esercizio giornaliero per far fronte alla richiesta di trasporto in quanto non è possibile per limiti strutturali aumentare il numero di treni/ora. Programmi di Esercizio 54 54 54

Programma di esercizio ex SEPSA Gli orari in vigore sono a struttura cadenzata in modo da sfruttare al meglio la potenzialità delle linee e per offrire all’utenza in servizio di facile memorizzazione. Programmi di Esercizio 55 55 55

Programma di esercizio ex SEPSA Il numero di rotabili (UdT) necessari a coprire il servizio dato dalla relazione: nUdT=fn∙Ttot dove fn rappresenta la frequenza di passaggio dei treni per una stessa stazione, mentre Ttot rappresenta il tempo che intercorre fra due passaggi successivi nella stessa direzione dello stesso elettrotreno, in una qualunque stazione della linea. Programmi di Esercizio 56 56 56

Programma di esercizio ex SEPSA In particolare Ttot rappresenta la somma del tempo di percorrenza sulla tratta (comprese i tempi di sosta ad ogni fermata intermedia) e dei tempi di stazionamento ai capilinea. Ttot =2·T0+Tc Programmi di Esercizio 57 57 57

Programma di esercizio ex SEPSA LINEA CUMANA L7   MS TG L [km] fn [treni/h] ore servizio giornaliere fn giornaliera [treni/giorno] giorni di servizio annuo trenixkm annuo ordinari 0,000 19,810 3 17 102 365 737.526 BA ore servizio [h] periodici 7,688 12 72 255 141.152 TOTALE L7 878.678 Capacità Potenzialità 174 LINEA CIRCUMFLEGREA L5 LI 19,590 729.336 invernale 27,043 7,453 0,71 300 26.831 estivo 65 49.413 TOTALE L5 805.580 Programmi di Esercizio 58 58 58

Programma di esercizio ex SEPSA LINEA CUMANA L7   MS TG L [km] tp [min] ts [min] fn [treni/h] vc [km/h] numero UdT ordinari 0,000 19,810 35 30 3 33,96 5 BA periodici 7,688 14 12 32,95 2 TOTALE L7 7 LINEA CIRCUMFLEGREA L5 LI 19,590 34 34,57 4 invernale 27,043 7,453 22 0,71 37,27 1 estivo TOTALE L5 6 Programmi di Esercizio 59 59 59

Linea Cumana tutta raddoppiata → calcolo nuova potenzialità Programma di esercizio ex SEPSA Linea Cumana tutta raddoppiata → calcolo nuova potenzialità Considerando il grafico orario tra Montesanto e Torregaveta Ttot vale 90’: 35’+35’ tempo di percorrenza; 6’ a Montesanto; 14’ a Torregaveta. Programmi di Esercizio 60 60 60

Linea Cumana tutta raddoppiata → calcolo nuova potenzialità Programma di esercizio ex SEPSA Linea Cumana tutta raddoppiata → calcolo nuova potenzialità Mentre fn vale 6 treni/ora. Esprimendo Ttot in ore si calcola: nUdT = f ∙Ttot = 6∙1,5 = 9 UdT Programmi di Esercizio 61 61 61

nsquadre=n_rotabili+1 ∙ n_turni∙γ Programma di esercizio ex SEPSA Tenendo conto che per ogni elettrotreno è necessaria una squadra di due persone, il numero di squadre si calcola attraverso la seguente relazione : nsquadre=n_rotabili+1 ∙ n_turni∙γ dove i turni giornalieri sono 3 e γ rappresenta il coefficiente di scorta pari a 1,4 necessario per tener conto del numero dei giorni di ferie e permessi retribuiti, delle malattie, e dei giorni di riposo del personale. Programmi di Esercizio 62 62 62

Programma di esercizio ex SEPSA γ=(giorni lavorativi)/(giorni di presenza)=365/264=1,4 Giorni all’anno ferie e permessi retribuiti 30 malattie 10 riposo 61 totale giorni di assenza 101 giorni lavorativi 365 giorni di presenza 264 cofficiente di sostituzione 1,4 nsquadre= 9 + 1 ∙ 3 ∙ 1,4 = 42 squadre npersonale = 42 ∙ 2 = 84 unità Programmi di Esercizio 63 63 63