Elementi di circolazione stradale IL TRAFFICO STRADALE Elementi di circolazione stradale CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA CIVILE Corso di Progetto di strade Prof. Ing. Orazio Giuffrè

Il traffico stradale – elementi di circolazione stradale Alcune definizioni preliminari FLUSSO INTERROTTO: parte del tempo di viaggio viene consumato a causa di arresti della corrente provocati da fattori esterni alla corrente di traffico come le interferenze con atre correnti veicolari, la presenza di semafori o segnali di Stop FLUSSO ININTERROTTO: la corrente di traffico, presente su una strada o su una corsia, non subisce alcun disturbo da fattori esterni, anche se il deflusso può risultare perturbato per cause interne alla corrente (incidente, rientro di un veicolo dalla corsia di emergenza, rallentamenti provocati dalle diverse prestazioni dei veicoli, etc.) Gli attributi “interrotto/ininterrotto” dipendono dalle caratteristiche del tronco stradale e non si riferiscono alla qualità della circolazione 03/12/2018

Il traffico stradale – elementi di circolazione stradale Esempi di condizioni di deflusso interrotto ed ininterrotto: Le strade nelle quali si ha il completo controllo degli accessi (mediante intersezioni dislivellate) lavorano in ogni caso in condizioni di flusso ininterrotto, ancorché si possono avere condizioni di circolazione prossime alla congestione ( le interruzioni più o meno prolungate del deflusso sono in questo caso dovute esclusivamente a fattori interni alla corrente). Le strade a più corsie e quelle a due sole corsie possono presentare situazioni di flusso ininterrotto anche per lunghi tratti in dipendenza della posizione degli elementi infrastrutturali che possono agire da fattori di disturbo (intersezioni, zone di scambio, tronchi di immissione o di confluenza). Possono aversi quindi successioni di tratti a flusso ininterrotto e di tratti a flusso interrotto; per ciascuno di essi deve farsi riferimento a distinte procedure di analisi delle condizioni di esercizio. 03/12/2018

Il traffico stradale – elementi di circolazione stradale Volume di traffico (VT): numero totale di veicoli che attraversa (o che si prevede attraverserà) una sezione della strada in un dato intervallo di tempo T. Il periodo di riferimento può essere l’anno, il giorno, l’ora o una sua frazione. Portata veicolare (Q): numero di veicoli transitanti (o che si prevede transiteranno) in una sezione stradale in un intervallo temporale più piccolo dell’ora (generalmente 15 minuti), espressa in veic/h. Ad esempio, se si misura in corrispondenza di una sezione di una corsia, un volume di 100 veicoli in 15’ la corrispondente portata è 100 veic/0.25 h = 400 veic/h: Questo valore può essere superiore o inferiore al volume orario in di dipendenza della scelta dell’intervallo di 15’ 03/12/2018

Il traffico stradale – elementi di circolazione stradale Esempio: Per quattro consecutivi quarti d’ora il numero di veicoli transitati siano rispettivamente 1.000, 1.200, 1.100, 1.000. Il Volume di traffico orario è pari a VT = (1.000+1.200+1.100+1.000) = 4.300 veic/h), La portata veicolare varia per ciascun quarto d’ora con un valore massimo è 1.200/0.25 = 4.800 veic/h. Tale valore rappresenta la portata di punta (detta anche intensità di traffico) che può dunque essere definita come il valore di portata che si manifesta nei quindici minuti più carichi all’interno dell’ora, ed assume notevole importanza nell’analisi della capacità. Osservazioni sperimentali hanno mostrato che se la portata di punta V15 eccede la capacità C, anche nella condizione in cui il Volume di traffico V<C, gli effetti della congestione nel quarto d’ora più carico possono farsi risentire anche per un’ora. 03/12/2018

Il traffico stradale – elementi di circolazione stradale Capacità: E’ un concetto fondamentale nell’analisi delle condizioni operative di una strada in esercizio o nella previsione di quelle che si instaureranno prevedibilmente di una strada in progetto Per capacità si intende la “massima” portata relativa ad un prestabilito periodo di tempo (generalmente l’ora) che può defluire attraverso una sezione o un tronco della strada per un’assegnata configurazione del sistema stradale (strada, ambiente, traffico, tipo di controllo. In considerazione del carattere aleatorio della circolazione stradale la capacità deve intendersi come “portata che - per la configurazione in esame - ha sufficiente probabilità di non essere superata” 03/12/2018

Il traffico stradale – elementi di circolazione stradale Fattore dell’ora di punta: è il rapporto tra il Volume orario V e la portata di punta all’interno dell’ora: Si è soliti adottare come volume di progetto un valore compreso tra quelli della 30a e 100a ora di punta, ovvero variabile tra il 10% ed il 20% del TGM. Il fattore dell’ora di punta phf aumenta al crescere del volume e dipende dalla funzione territoriale della strada. Il Volume orario di progetto risulta allora (HCM) Strade extraurbane: VHP = 0.12-0.15 x TGM phf = 0.80-0.90 Strade urbane: VHP = 0.080-0.10 x TGM phf = 0.90-0.95 03/12/2018

Il traffico stradale – elementi di circolazione stradale Velocità istantanea media o velocità media nel tempo (Vt) si ottiene mediando aritmeticamente i valori delle velocità registrate al passaggio dei veicoli attraverso un a sezione stradale in un determinato intervallo temporale T Velocità media del viaggio o velocità media nello spazio (Vs) è il rapporto tra la lunghezza di un determinato tratto di strada e la media aritmetica dei tempi che i veicoli della corrente impiegano per percorrerlo, comprensivi dei perditempo 03/12/2018

Il traffico stradale – elementi di circolazione stradale La velocità media del viaggio è la media armonica* delle velocità dei singoli veicoli che hanno percorso il tratto di strada considerato. Poiché è vi = L/∆ti, si ha pure: *media armonica = reciproco della media aritmetica dei reciproci 03/12/2018

Il traffico stradale – elementi di circolazione stradale La densità e la relazione fondamentale del deflusso La densità della corrente (d = m/L) è una grandezza istantanea data dal rapporto tra il numero di veicoli ( m ) presenti ad un dato istante in un tronco stradale di lunghezza L e la lunghezza del tronco; essa indica il numero di veicoli che in un dato istante di tempo occupano un tratto di strada di lunghezza L. Il valore della Densità fornisce una indicazione sulla vicinanza reciproca tra i veicoli e quindi della “libertà di manovra” nella corrente veicolare. 03/12/2018

Il traffico stradale – elementi di circolazione stradale La densità media su un tronco di lunghezza ridotta Viene definita in condizioni di stazionarietà del deflusso, quando cioè si è in presenza di portata costante e la distribuzione statistica delle velocità istantanee ha la stessa media e la stessa varianza in tutte le sezioni del tronco stradale esaminato. In queste condizioni è’ possibile isolare, all’interno del tronco L, un elemento di lunghezza finita e limitata ∆s, tale che le velocità di ciascun veicolo presente risultino praticamente costanti e le traiettorie possano ritenersi rettilinee: 03/12/2018

Il traffico stradale – elementi di circolazione stradale La relazione fondamentale del deflusso In queste condizioni si ha: la velocità nello spazio è pari alla velocità nel tempo: la velocità non varia da sezione a sezione all’interno del tratto di lunghezza ∆s l’insieme delle velocità istantanee e di quelle del viaggio coincidono 03/12/2018

Il traffico stradale – elementi di circolazione stradale La relazione fondamentale del deflusso nell’ ipotesi che il dominio ∆s∙T è tale che tutti i veicoli che entrano ne escono, ovvero il volume di traffico Q = n/T è costante lungo ∆s tutto il tratto) 03/12/2018

Il traffico stradale – elementi di circolazione stradale Distanziamento spaziale (s) e temporale () tra i veicoli Il distanziamento spaziale (s) è la distanza tra due successivi veicoli che si muovono in una stessa corrente di traffico, misurato con riferimento allo stesso punto di ciascun veicolo (ad esempio: paraurti anteriore o posteriore, asse delle ruote anteriori o posteriori, ecc..). Il distanziamento s è generalmente espresso in metri e può essere determinato attraverso misurazione diretta o, come accade più frequentemente, indirettamente. Il distanziamento temporale (t) indica il tempo che trascorre tra due transiti consecutivi dei veicoli, misurato con riferimento alla stessa sezione stradale e allo stesso punto di ciascun veicolo; il distanziamento t può essere facilmente misurato “sul campo” con un semplice cronometro. 03/12/2018

Il traffico stradale – elementi di circolazione stradale Ulteriori relazioni tra le grandezze del deflusso Indicando con tm la media dei di stanziamenti temporali, e con sm la media dei distanziamenti temporali, in condizioni di flusso ininterrotto, valgono le seguenti relazioni: 03/12/2018

Il traffico stradale – elementi di circolazione stradale Condizioni di regolarità statistiche del deflusso La relazione fondamentale del deflusso ha significato locale: la velocità media del viaggio è la media armonica delle velocità istantanee in una sezione del tronco elementare considerato (dove si verificano determinate configurazioni del sistema) non si presta ad essere utilizzata nelle analisi di tronchi significativamente estesi, se non in specifiche condizioni di regolarità statistica del deflusso. In genere la velocità media nello spazio è ricavata da misure di velocità istantanee, sfruttando la relazione che intercorre tra media aritmetica e media armonica, quando entrambe sono determinate a partire dallo stesso insieme di dati: 03/12/2018

Il traffico stradale – elementi di circolazione stradale I modelli di deflusso Esprimono le relazioni matematiche tra i parametri che, in rapporto alle finalità dell’analisi, meglio descrivono il funzionamento sotto traffico del sistema stradale (ovvero prevedono il suo comportamento nel tempo). I modelli usualmente impiegati sono di due tipi: deterministici, quando si è interessati a relazioni tra le variabili valide in media, stocastici, nel caso in cui è necessario un approfondimento puntuale del deflusso, per la qualcosa è necessario descrivere la struttura probabilistica dei processi temporali del fenomeno “traffico” Per trattare i problemi relativi alla qualità della circolazione stradale in situazione di flusso ininterrotto (in accordo ai metodi dell’HCM) è di particolare importanza la classe di modelli deterministici di tipo macroscopico, capaci di descrivere le caratteristiche del deflusso per la corrente nel suo complesso. 03/12/2018

Il traffico stradale – elementi di circolazione stradale I modelli modelli deterministici di tipo macroscopico Esprimono relazioni statisticamente significative tra i parametri del deflusso a partire da rilievi sperimentali delle grandezze che figurano nella relazione fondamentale. Esempio: Si supponga di effettuare misure di volume di traffico in intervalli consecutivi, di eguale ampiezza ∆t (in genere da 30 secondi a qualche minuto), per una durata totale T durante la quale le condizioni del deflusso si mantengono stazionarie. Sotto queste ipotesi, si può ritenere che durante l’intervallo T (15÷20’) il volume di traffico totale sia uniformemente ripartito sugli intervalli elementari. Si può, pertanto, associare ad ogni T: - la portata Q (veic/h) misurata nell’intervallo temporale - la velocità media V rilevata sull’insieme dei veicoli transitati. Sulla base di misure effettuate in tempi diversi sulla stessa sezione stradale, ciascuno caratterizzato da una coppia (Q,V) è possibile individuare un insieme diffuso di punti che opportunamente interpretati danno luogo a modelli di deflusso più o meno complessi. 03/12/2018

Il traffico stradale – elementi di circolazione stradale Requisiti generali dei modelli di deflusso per D→ 0 la velocità tende a Vf (velocità di flusso libero), per D = Dmax (densità di ingorgo, approssimativamente pari a 120 ÷ 160 veic/km/corsia) V = Q = 0, il diagramma Q = Q (D) deve annullarsi per D = 0 e per D = Dmax e presentare un massimo intermedio. . 03/12/2018

Il traffico stradale – elementi di circolazione stradale Modelli sperimentali: modello di Greenshields ipotizza un legame lineare tra velocità e densità (modello lineare); le relazioni V(Q) e D(Q) hanno andamento parabolico: la velocità critica è esattamente la metà della velocità di flusso libero, la densità critica è esattamente la metà della Dmax la capacità è il prodotto della densità e della velocità critica 03/12/2018

Il traffico stradale – elementi di circolazione stradale Modelli sperimentali: modello di Greenshields Relazione velocità-portata 03/12/2018

Il traffico stradale – elementi di circolazione stradale Modelli sperimentali: modello lineare a doppio stadio ipotizza un doppio legame lineare tra velocità e densità per determinati valori della densità; le relazioni V(Q) e D(Q) hanno andamento parabolico: 03/12/2018

Il traffico stradale – elementi di circolazione stradale Modelli sperimentali: modello lineare a doppio stadio Relazione Velocità-Portata 03/12/2018

Il traffico stradale – elementi di circolazione stradale Modelli sperimentali: modello di Edie a due regimi, l’uno secondo una legge logaritmica, l’altro secondo una legge esponenziale si hanno due valori di capacità, dipendenti dal modo con cui si raggiunge questa particolare condizione (dall’alto o dal basso) 03/12/2018

Il traffico stradale – elementi di circolazione stradale Modelli sperimentali: modello di Edie Relazione Velocità-Portata 03/12/2018