Sistemi a densità libera IUAV-DCP- Trasporti laboratorio 3 - 2015 TRASPORTO SU STRADA Sistemi a densità libera

Regole di sicurezza e circolazione La marcia a vista a) In alcuni sistemi la sicurezza è affidata alla marcia a vista (sistemi a densità libera) b) Il conducente, cioè, giudica a vista, valuta le distanze che separano il suo dagli altri veicoli in rapporto alla loro velocità relativa, decide le manovre da fare (frenatura, sorpasso, ecc.). Il Codice della strada [art. 141] indica chiaramente i comportamenti da tenere e le velocità ammissibili

Velocità desiderata Il conducente del veicolo isolato - in marcia sull'arco - è libero e sceglie la sua velocità in funzione di alcune variabili caratteristiche del veicolo, delle infrastrutture, delle condizioni climatiche delle sue condizioni psico-fisiche durante la guida Tale velocità prende il nome di: velocità desiderata (Vd). Si assume come valore della Vd per l'insieme del flusso di circolazione il valore più probabile (media della distribuzione gaussiana cioè della distribuzione casuale delle velocità)

Densità di circolazione () numero dei veicoli  = -------------------------------------------------------- lunghezza di traiettoria da essi occupata La circolazione si dice "a densità libera" quando, in corrispondenza di ogni vertice dal quale si diparte un arco, qualsiasi veicolo che voglia introdursi in circolazione sull'arco possa farlo liberamente senza alcuna particolare autorizzazione [caso tipico il caso stradale] c) La circolazione si dice a "densità controllata" quando, invece, il veicolo debba ottenere una preventiva autorizzazione o consenso per immettersi nel flusso di circolazione dell'arco [casi tipici il trasporto ferroviario ed i trasporti a fune]

Relazione flusso-velocità- densità numero dei veicoli DENSITA’ =  = -------------------------------------- = N/ ΔS = 1/Ds (distanziamento medio) lunghezza di traiettoria dividendone numeratore e denominatore per lo stesso tempo, si ha: N/ ΔT  = ------------------------- = H/V [flusso di veicoli/velocità] ΔS/ΔT H  = ------- >>> ovvero: H =  x V RELAZIONE DI DEFLUSSO V Valida per tutti i sistemi di trasporto, Quello che cambia nei diversi casi è la relazione tra densità e velocità

Flusso non Condizionato HM V* V0 Ramo instabile (stop and go) Ramo stabile CURVA DI DEFLUSSO (nei sistemi a densità libera) V (velocità = km/h) Flusso H = autovetture equivalenti / ora Velocità libera (media in assenza di condizionamento) CAPACITA’ = flusso massimo) Densità (=tg angolo) Vd Flusso non Condizionato La PORTATA DI TRAFFICO è il numero medio di veicoli che passa sulla strada in un dato intervallo di tempo, mentre il VOLUME DI TRAFFICO è il numero di veicoli/ora ricavato come media di una osservazione su un periodo più lungo (ad esempio 12 o 24 ore). IL FLUSSO [veicoli/ora] è il numero di veicoli che in 1 ora attraversa una sezione della strada

Il diagramma fondamentale Velocità-densità Vd V δ Densità critica = 1/L (lunghezza del veicolo) = i veicoli sono fermi accodati Strade a più corsie e con migliori caratteristiche: la velocità decresce meno rapidamente della densità (al crescere della densità) Situazione opposta a quella della curva superiore Se il flusso in arrivo a monte di una strozzatura (ad esempio una riduzione della carreggiata) è superiore alla capacità ridotta, si forma una coda che si allunga progressivamente. Le conseguenze di un'occasionale caduta del livello della velocità al di sotto del valore critico (V* velocità alla capacità) possono essere osservate anche per diverse ore.

Livelli di servizio di una strada H / C 1 A B C D E F Le portate di servizio sono indicate per ciascun tipo di strada sul Manuale della capacità delle strade americano: HIGHWAY CAPACITY MANUAL Special Report n.209 (su cd) quarta edizione- aggiornamento 2000 (National Research Council – Washington D.C.).

Significato dei livelli di servizio Con il livello A si hanno condizioni di flusso libero, con bassi volumi di traffico ed elevate velocità. Sono praticamente nulle le restrizioni alla libertà di manovra dei conducenti, le velocità sono limitate solo dalle caratteristiche geometriche della strada, dalle prestazioni del veicolo o dai limiti imposti dall'Amministrazione. Il livello B è nella zona del flusso stabile, in cui le velocità possibili cominciano ad essere limitate in qualche modo dalle condizioni della circolazione; comunque i conducenti hanno sempre una ragionevole libertà di scelta sia della velocità sia della corsia di marcia. Il livello C è ancora nella zona del flusso stabile, ma le velocità e la libertà di manovra sono un po' più condizionate dalle più alte portate. La maggior parte dei conducenti vede limitata la propria libertà di scegliere la velocità, di cambiare corsia o di sorpassare, tuttavia si ottiene ancora una velocità possibile relativamente soddisfacente. Il livello D si avvicina al flusso instabile; vengono mantenute velocità possibili accettabili anche se notevolmente influenzate dai cambiamenti delle condizioni della circolazione. Oscillazioni della portata e restrizioni temporanee del flusso possono causare notevoli riduzioni della velocità possibile.. Il livello E è rappresentativo della situazione che si crea quando le portate orarie si avvicinano o raggiungono la capacità della strada; in queste condizioni le velocità possibili sono quasi sempre comprese intorno ai 50 km/h. Il flusso è stabile ma possono esservi temporanei arresti della marcia dei veicoli (interferenza con il livello F). Il livello F caratterizza la fase di flusso forzato. Come si è visto, il flusso è instabile con frequenti arresti; le velocità sono basse e possono anche annullarsi. Si hanno densità molto forti mentre le portate diventano molto scarse [STOP AND GO]

Influenza dei veicoli industriali flusso in autovetture equivalenti I veicoli industriali (bus e camion) marciano a velocità più basse delle auto (almeno dovrebbero!) e presentano un maggiore ingombro fisico (3 o più volte). Sono inoltre più influenzati dalla pendenze e dai raggi di curvatura più stretti. Nella teoria del deflusso si omogenizzano i veicoli industriali in autovetture equivalenti. Il coefficiente di equivalenza viene calcolato stimando la velocità media di marcia del flusso eterogeneo e calcolando il flusso equivalente in autovetture che determinerebbe quel valore di velocità (e quindi di densità) I coefficienti di equivalenza variano, secondo il Manuale americano già citato, da 2,5 a più di 20, in funzione delle pendenze e della % di veicoli pesanti presenti sull’infrastruttura.

Scelta della sezione stradale Il problema che si pone al progettista stradale è quello di scegliere, fra le sezioni previste dalle Norme vigenti, quella che, in corrispondenza di una assegnata portata di sole autovetture, consente di realizzare un certo livello di servizio. in pratica si adotta un criterio di efficienza, assegnando il livello di servizio in dipendenza della funzione della strada. Così alle strade extraurbane si assegna un livello non inferiore a C, e non si scende sotto il B quando fanno parte di lunghi itinerari; nella progettazione delle strade urbane, dove i percorsi sono brevi, si tollera talvolta anche il livello D. Nella scelta della sezione stradale si procede per tentativi. Individuata una certa sezione se ne valuta la capacità C. Si calcola quindi il rapporto Q/C e dalle Tabelle del Manuale si rileva il livello di servizio. Se il livello di servizio è diverso da quello desiderato si sceglie un'altra sezione e si ripete il tentativo. E' da ricordare che per la valutazione del livello di servizio è necessario conoscere la media delle velocità di progetto della strada. Inoltre, per le autostrade e le strade a scorrimento veloce, occorre conoscere anche il fattore dell'ora di punta, mentre per le strade a due corsie bisogna definire la percentuale di sviluppo del tracciato in cui è garantita la visibilità per il sorpasso.

TRASPORTO COLLETTIVO DI PERSONE SU STRADA (autobus) Occorre distinguere tra trasporto urbano ed extraurbano in quanto il veicolo viene allestito in modo differente. Il bus extraurbano (lunghezza 12 metri e larghezza di 2.5) deve essere dotato di vano portabagagli e disporre di tutti posti a sedere (tra 50 e 60 in funzione del confort desiderato). Inoltre dispone di porte “piccole” e scalini per l’accesso Il bus urbano (lunghezza 12 o 18 metri e larghezza di 2.5) prevede che i passeggeri possano marciare in piedi, i posti a sedere possono essere limitati in quanto i percorsi “dovrebbero” essere brevi, deve essere dotato di porte ampie (almeno 3) e l’incarrozzamento dovrebbe essere a raso, per accelerare i tempi di salita e discesa e consentire anche l’accesso alle persone anziane, ai bambini ed ai disabili

AUTOBUS EXTRAURBANO

AUTOBUS URBANO 12 METRI 18 METRI

LINEE, PERCORSI, ACCESSIBILITA’ Il trasporto pubblico di linea [TPL] in Italia, sia su strada sia su ferrovia regionale, è cofinanziato dal fondo trasporti delle Regioni, con il limite massimo della copertura del 65% dei costi, per fini sociali. L’utente vorrebbe che le fermate fossero molto vicine ai suoi recapiti ma, salito sul mezzo, vorrebbe che non ci fossero fermate intermedie (come con la propria auto o con il taxi) Ovviamente gli obiettivi dell’utente sono contrastanti ed irrealizzabili. Pertanto il progetto di una linea di TPL deve trovare un giusto compromesso tra tortuosità (che avvicina le fermate ai recapiti) e percorsi diretti che riducono i tempi di viaggio, attraverso studi approfonditi sulla domanda di trasporto, i suoi spostamenti e le prestazioni accettate. L’utente inoltre non gradisce i trasbordi che impongono perditempi, per cui è essenziale progettare i nodi di interscambio in modo accurato sia come posizione sul territorio sia come progettazione integrata dell’area che deve essere dotata di servizi e protezione atmosferica

LE FERMATE DEL TRASPORTO PUBBLICO E I NODI INTERMODALI

NODI DI INTERSCAMBIO L’esempio dei Bus Rapid Transit

BUS RAPID TRANSIT - BRASILE

STAZIONI: treni e bus Los Angeles: anni 30 Brescia: progetto stazione bus Milano Venezia: Piazzale Roma 1950

Progetto dell'esercizio e dimensionamento del parco Progettare l'esercizio significa definire: orari di servizio e frequenza; numero e posizione delle fermate; eventuali specializzazioni (di itinerario, fermata, velocità); tipo, prestazioni e dimensioni del parco veicoli.

IL CALCOLO DELLE FREQUENZE Siano noti i flussi per tratta in termini di passeggeri nell'unità di tempo su una linea tra A* e B* Passeggeri per ora per senso di marcia. La tratta più carica risulta essere la 2 - 3 con 5000 passeggeri. Il valore della frequenza necessaria risulta essere: F = 5000 / Cp Cp = Capienza del mezzo o del convoglio Es. BUS urbano > Cp = 100 posti; F = 50 veicoli / ora; Intervallo T = 1’ 12 “ TRAM > Cp = 250 PostI; F = 20 veicoli / ora; Intervallo T = 3’ LIGHT TRANSIT> Cp = 500 Posti; F = 10 veicoli / ora; Intervallo T = 6’

Margini di sicurezza e qualità del servizio Per servire la domanda sulla tratta più carica occorre dimensionare il servizio in modo sovrabbondante per tutte le altre tratte e ciò può risultare particolarmente grave nel caso di domanda di punta molto accentuata. In pratica il servizio di trasporto è costretto ad un surplus di produzione sull'intera linea per soddisfare tutta la domanda (particolarmente gravoso nelle ore di punta e con traffico sbilanciato). Per servire la domanda nella direzione di punta, il servizio presenta coefficienti medi di occupazione molto bassi (rapporto tra passeggeri x Km e posti x Km). Il coefficiente si misura mediante il parametro posti o passeggeri x Km, che sintetizza la dimensione dell'offerta e della domanda. Nei trasporti infatti la dimensione della produzione è misurabile solo integrando le quantità da trasportare con le distanze che tali quantità debbono coprire.

Dimensionamento del Parco Veicoli necessario a svolgere il servizio Occorreranno tanti veicoli (= convogli) quante partenze dovranno essere garantite nel tempo occorrente al primo veicolo a ritornare alla stazione/fermata di origine (in genere denominato Tempo sul giro = Tg, in minuti). Dato che il periodo T misura l'intervallo tra le par­tenze (un veicolo ogni n minuti) risulta: Esempio: Tg = 30 minuti; T = 3 minuti; NM = 30/3 = 10 Occorreranno 10 veicoli (o convogli) per svolgere il servizio cui ne va aggiunto il 10% per sicurezza e problemi di manutenzione. Nell’esempio = 1