Triennale Trasporti - Lab 3 a.a Agostino Cappelli/Andrea Sardena

DEFINIZIONE DI DOMAND A DI TRASPORTO Metodi di indagine della domanda Spostamenti interni all’area di studio Spostamenti di ingresso e di attraversamento I ij OiOi DjDj RELAZIONE DI TRAFFICO TRA UNA ORIGINE O ED UNA DESTINAZIONE D

PRIMA DI POTER STUDIARE LA DOMANDA E’ NECESSARIO STUDIARE L’ASSETTO DEL TERRITORIO In primo luogo occorre fare la zonizzazione del territorio di studio e delle aree esterne che rappresentano le possibili origini e destinazioni degli spostamenti Per ogni zona si devono raccogliere i dati caratteristici

Grandezze caratteristiche delle zone ( che determinano la mobilità) popolazione, popolazione attiva, addetti per ramo di attività economica, unità locali produttive, aree destinate a servizi, (m2) superficie edificata (m2) superficie agricola (m2 o Ha) indice di motorizzazione (N°di abitanti/N° di veicoli circolanti, per comune e per zona) indici economici (PIL, reddito delle famiglie, Valore Aggiunto, consumo pro Z capite, etc) posti letto in ospedali, posti letto in alberghi. POSSIBILE FONTE IN ITALIA E’ L’ISTAT E GLI UFFICI STATISTICI DEI COMUNI

Cordone C A Zona J Zona i Zone esterne Flusso di attraversamento Flusso di penetrazione Flusso di uscita Flusso interno COME STRUTTURARE L’AREA DI STUDIO AI FINI DELLO STUDIO DELLA DOMANDA

MATRICE ORIGINE DESTINAZIONE

LE INDAGINI ORIGINE-DESTINAZIONE Dopo aver verificata la disponibilità di dati statistici già rilevati ed esistenti [*], si svolgono specifiche indagini dirette. Ai fini della realizzazione delle indagini origine-destinazione è conveniente suddividere coloro che compiono spostamenti entro A in due categorie: – residenti in A – non residenti in A. [*] ATTENZIONE: i dati sulla mobilità elaborati dall’ISTAT nell’ambito dei censimenti generali della popolazione (ogni 10 anni) riguardano solo gli spostamenti per studio e lavoro e solo il primo spostamento. Rappresentano meno del 50% della mobilità complessiva

Le caratteristiche comuni delle indagini sulla domanda Origine e Destinazione di ogni spostamento effettuato nel periodo di tempo storico considerato (in genere il giorno precedente al quello dell’indagine ovvero un periodo significativo della mobilità; per le merci per esempio una settimana), con indicazione di tutti i dati necessari per l'individuazione in mappa della Origine e della Destinazione. ora di partenza ed ora di arrivo di ogni spostamento. finalità (o scopo) di ogni spostamento. mezzo di trasporto utilizzato. persone o cose trasportate. tipo di parcheggio utilizzato e durata della sosta.

INDAGINE AI RESIDENTI Una prima indagine tende ad individuare gli spostamenti interessanti il territorio A, effettuati dai residenti in A. Esistono in queste indagini tre tecniche alternative utilizzabili: – la cartolina questionario inviata a domicilio – l’intervista telefonica – l'intervista diretta a domicilio

In tutte le indagini O-D si procede mediante campionatura statistica Si riporta, a titolo di esempio, la consistenza del Campione al variare della popolazione dell'area. Popolazione dell'area Campione minimo Campione consigliato meno di % 20 % – % 18.5% – % 10 % – % 6.6% – % 5 % oltre % 4 % Ad esempio per un area di residenti (tipo Mestre-Venezia), assumendo una numerosità media per famiglia di 3,5 membri, si hanno circa famiglie. Il campione minimo sarebbe di 2000 famiglie, quello consigliato di Un valore medio di 3500 famiglie è accettabile. Con la tecniche delle interviste dirette a domicilio, assumendo un costo di 25 € a intervista, si avrebbe un costo di circa ,00 €, cui sono da aggiungere i costi di elaborazione ed interpretazione (che dovrebbero portare ad un costo complessivo di circa ,00 € per l’intera indagine). Ovviamente le interviste telefoniche sono molto meno costose, anche se richiedono campioni più elevati, per compensare i margini di errore insiti in un contatto non diretto, con indeterminazione del soggetto che realmente risponde.

Un esempio di matrice di domanda ZONE: Venezia Piazzale Roma Venezia FS S.Lucia Venezia Tronchetto Venezia Mestre Venezia Aeroporto

ESEMPIO DI MATRICE DEGLI SPOSTAMENTI DI PERSONE/GIORNO

Cordone C A Zona J Zona i Zone esterne Flusso di attraversamento Flusso di penetrazione Flusso di uscita Flusso interno PER I NON RESIDENTI CHE ENTRANO NELL’AREA DI STUDIO O LA ATTRAVERSANO OCCORE FARE INDAGINI “AL CORDONE” CIOE’ AL CONFINE DELL’AREA DI STUDIO, INTERVISTANDO I VIAGGIATORI CHE SONO SUL TRASPORTO PUBBLICO (BUS, TRENI, AEREI, NAVI) O PRIVATO (AUTO E CAMION)

Argomenti della intervista ai conducenti di veicoli passeggeri su strada (AL CORDONE) orario di intervista (1/2 ora per 1/2 ora); tipo di autoveicolo (autovettura, taxi o autovettura da noleggio o scuolabus, autobus turistico o aziendale, escludendosi dall'indagine le interviste ai conducenti di veicoli pubblici di linea, di motocicli e di altri mezzi di trasporto; numero di occupanti l'autoveicolo; cilindrata del motore e tipo di trazione (benzina o diesel); luogo di origine dello spostamento (secondo la zonizzazione predisposta); qualificazione del luogo di origine (abitazione, ufficio, scuola, luogo di cura, luogo di vendita, unità industriale, unità artigianale e agricola, cantiere, unità alberghiera-turistica-ricreativa, scalo, altro); luogo di destinazione dello spostamento (stesso tipo di codifica adottato per il luogo di origine); qualificazione del luogo di destinazione (analoga codifica della qualificazione del luogo di origine); scopo dello spostamento; numero progressivo dell'intervista.

Conteggi di flussi veicolari su sezioni O-D Da fare nelle stesse sezioni di rilevamento individuate per le interviste OD negli stessi orari ai fini dell’espansione del campione di indagine all’universo dei passaggi. Classificazione dei veicoli 1) per il trasporto passeggeri (individuale): 1.1) autovetture, anche con rimorchio (compresi i taxi e autovetture da noleggio); 1.2) pulmini per il trasporto fino a 20 persone (compresi gli scuolabus); 1.3) autobus turistici ed aziendali (non di linea); 2) per il trasporto passeggeri (collettivo): 2.1) autobus e minibus di linea (esclusi gli scuolaZbus); 3) per il trasporto merci: 3.1) camioncini, furgoni, motocarri fino a 30 q.li; 3.2) autocarri a 2 o più̀ assi oltre 30 q.li (compresi i veicoli speciali come betoniere, ecc.); 3.3) autocarri con rimorchio, autotreni ed autosnodati (compresi i veicoli speciali come frigo-TIR, ecc.); 3.4 altri veicoli per il trasporto merci (veicoli agricoli, o altro).

UN ESEMPIO DI CORDONE PER L’AREA DI VENEZIA/MESTRE

GLI ACCESSI ALLA CITTA’ STORICA DI VENEZIA

GLI ARRIVI A VENEZIA: risultato delle indagini effettuata dal Comune Per la redazione del PUM – Piano Urbano della Mobilità- Un problema di aggiornamento dei dati !!!

COME ORGANIZZARE LE INDAGINI PER COSTRUIRE LA MATRICE O.D.? Grafo schematico della rete FS P.LE ROMA S.MARTA MESTRE AEROPORTO Tronchetto San Basilio

LA PREVISIONE DELLA DOMANDA L'evoluzione della domanda nel tempo in un territorio dato è un fenomeno complesso. Esso può̀ essere studiato tenendo sotto osservazione il fenomeno nel tempo storico e ricavando quindi la sua tendenza evolutiva (modelli di tendenza o di trend). Si tratta in tal caso di effettuare delle ricerche sistematiche anno per anno sulla domanda (spesso attraverso misure semplificate sui flussi di traffico che utilizzano i diversi sistemi), studiare le sue mutazioni nel tempo e ricavarne la legge evolutiva. Quando tale procedura di rilevazione sistematica non è attivata e quindi non è conosciuta la tendenza evolutiva ( analisi di tendenza temporale ) si procede mediante le ricerche di base al tempo storico di riferimento (attualità̀ od anno zero) si cerca di individuare la legge che, nel territorio dato, governa lo svolgersi della mobilità ( relazione spaziale con le variabili di uso del territorio ). Una volta determinata tale legge e trovatane la sua formulazione matematica, essa viene usata per stimare l'evoluzione del fenomeno "mobilità" nel tempo (previsione della domanda di trasporto futura, cioè̀ oltre l'anno zero). Per effettuare questa previsione viene costruito e messo a punto un modello di simulazione ovvero una procedura matematico – numerica che ci fornisce l’evoluzione della domanda al variare delle variabili caratteristiche del territorio

Le fasi della messa a punto di un Modello. La costruzione di un Modello segue una logica standard articolata in cinque fasi. 1) Osservazione della realtà̀; 2) Costruzione di un modello; 3) Applicazione del modello al fine di riprodurre la realtà̀ osservata; 4) Confronto dei dati forniti dal modello con i dati ricavati dall'osservazione della realtà̀. A questo punto si pongono due alternative. – Nel primo caso il confronto di cui alla fase 4) da' risultati positivi, cioè̀ non si riscontrano differenze significative tra le due serie di dati, e quindi il modello è idoneo ad essere utilizzato ed il procedimento è terminato. – Nel secondo caso, il confronto da' risultati negativi e quindi il modello è da scartare o da perfezionare e, quindi, il procedimento deve iniziare di nuovo dalla fase 2). – Naturalmente potranno rendersi necessarie più iterazioni prima di costruire un modello soddisfacente.

I modelli costruiti sulle serie storiche di flussi osservati (trend) Flusso futuro OD [Hf] = Flusso attuale OD [Ha] x Coefficiente di evoluzione nel tempo [K] In formula: H f = H a x K Ad esempio: K1 = Traffico 2014/Traffico 2013 = coefficiente annuale (ultimo anno) K10 = Traffico 2014/Traffico 2005 = Coefficiente di crescita ultimo decennio NB: il coefficiente di evoluzione può essere disaggregato per aree o zone (in base ai dati disponibili) e quindi essere applicato a parti della matrice origine destinazione NB.2 = gli algoritmi dell’analisi numerica indicano come attendibili estrapolazioni per periodi di tempo piccoli rispetto al periodo di osservazione (osservo 15 anni, estrapolo 5 anni, ad esempio). In definitiva questi modelli moltiplicano la matrice attuale per un coefficiente di crescita, assumendo che tutte le variabili economiche e territoriali rimangano costanti nel tempo e che quindi la domanda evolva al futuro secondo lo stesso trend osservato al passato.

I modelli macroeconomici per la previsione delle matrici passeggeri e merci Questi modelli assumono che la domanda di trasporto dipende in sintesi da un’unica variabile macroeconomica, che, di fatto, sintetizza e comprende tutte le variabili parziali economiche e territoriali. La applicazione più̀ approfondita per l’Italia è stata effettuata per il Piano Generale dei Trasporti del 1985 dal premio Nobel per l’economia Vassily Leontieff e la variabile economica utilizzata è stata il Prodotto Interno Lordo (PIL), che rappresenta il valore monetario del totale della ricchezza prodotta dal paese (somma del valore della produzione annuale, degli acquisti e delle spese dedotte le importazioni). Il modello Leontieff quindi si scrive: H ij (futuro) = H ij (attuale) x Kpil Kpil = 0,70 x Tasso di crescita del PIL x i Passeggeri Kpil = 1,1 – 1,5 Tasso di crescita del PIL x le Merci Una volta stimata la crescita/decrescita del PIL annuale per un dato periodo di tempo (10 anni) si stima di quanto crescerà/decrescerà la domanda passeggeri e merci nell’area in cui si è stimato il PIL

Il Modello di Ripartizione tra modi di trasporto o Modal Split Tema tra i più complessi tra i modelli di simulazione dei trasporti In genere si assume che l’utente scelga in base all’ottimizzazione delle sue risorse (costo, tempo, sicurezza, confort, etc) Questi modelli richiedono di saper monetizzare tutte le variabili di scelta o comunque di saperle confrontare tra loro in termini omogenei

Esempio di curva di diversione modale

IL GRAFO PLURIMODALE DI TRASPORTO RAPPRESENTAZIONE E STUDIO DELLA RETE

Esempio schematico di grafo plurimodale

IL GRAFO DI TRASPORTO E STUDIO DELL’OFFERTA DI TRASPORTO) IL GRAFO DI RETE PUO’ ESSERE MODALE (STRADA, FERROVIA, ETC) OPPURE PLURIMODALE CHE COMPRENDE TUTTI I MODI ED I NODI INTERMODALI (stazioni, fermate bus, aeroporti, porti) ROMA

IL GRAFO DELLA RETE EUROPEA DEI TRASPORTI Attenzione: ogni grafo di rete implica di scegliere quali infrastrutture e servizi prendere In considerazione per l’analisi che si deve effettuare Attenzione: ogni grafo di rete implica di scegliere quali infrastrutture e servizi prendere In considerazione per l’analisi che si deve effettuare

LE INFORMAZIONI DA INSERIRE NEL GRAFO DEI TRASPORTI RETE STRADALE Identificata la rete di studio, per ciascun elemento che la compone occorre individuare tutti i parametri fisici e funzionali. Questi ultimi sono tutti sintetizzati nella relativa curva di deflusso di ciascun arco. In una rete di livello regionale o nazionale difficilmente si rende necessario simulare il deflusso anche dei vertici (nodi della rete, mono o plurimodali), che in genere si può̀ risolvere in una misurazione dei relativi perditempo di attraversamento. I parametri fisici e funzionali saranno oggetto di specifici rilevamenti diretti, poiché́ in genere non si tratta di dati esistenti nella forma utile alla redazione del piano. Si noti che: – le lunghezze degli archi possono essere suddivise in funzione del livello di urbanizzazione per tener conto degli eventuali corrispondenti perditempo; – le caratteristiche funzionali sono sintetizzate mediante due parametri: la capacità ed il parametro rappresentativo della funzione di deflusso associata all’arco. – l'utilizzo di recenti curve di deflusso di tipo parametrico.

LE INFORMAZIONI DA INSERIRE NEL GRAFO DEI TRASPORTI FERROVIE codici degli estremi di arco (in ordine alfanumerico) denominazione delle località̀ di servizio corrispondenti Lunghezza in chilometri + ettometri categoria della linea in codice (due campi alfanumerici che individuano il numero dei binari, il sistema di trazione ed il sistema di regolazione della circolazione dei treni) velocità commerciale in Km/h dei treni di rango A, B,C e P (treni composti rispettivamente da materiale ordinario merci e viaggiatori, materiale leggero o materiale viaggiatori rimorchiato scelto trainato da determinate locomotive, treni AV – rango P) potenzialità̀ max.. della linea in treni/giorno impegno della linea in treni/giorno stazioni, posti di movimento e fermate passaggi a livello [PL] peso/asse (t) (peso massimo ammesso per asse) fondamentale per sapere se la linea è idonea al traffico merci e di che tipo – il grado di prestazione principale e sussidiario – il grado di frenatura – il tipo delle traverse (legno, cemento, c.a.p.) – il peso delle rotaie in Kg/ml.

Ricerca dei cammini disponibili a) I grafi delle reti di trasporto sono in generale abbastanza complessi da non potervi subito riconoscere tutti i cammini possibili fra due vertici. b) Tale complessità̀ per altro sussiste nella maggior parte dei casi, specie quando non si possano nettamente separare il grafo relativo a due zone da quello relativo ad altre. c) Se l'area di studio è stata divisa in numerose zone elementari, come nel caso delle aree urbane, può̀ darsi che debba considerarsi l'ipotesi di dover utilizzare - in linea di principio - tutti i cammini possibili dell'intero grafo (relativo, cioè̀, all'intera area), compresi anche i cammini più̀ lunghi. All'atto pratico, tuttavia, per via d'esperienza e di intuizione, al grafo intero sarà̀ spesso possibile sostituirne uno semplificato dal quale siano stati soppressi quegli archi e qui vertici che -per il collegamento che si considera - darebbero luogo a percorsi assai improbabilmente utilizzati. d) Nonostante tali semplificazioni, può̀ darsi tuttavia che rimanga ancora un grafo troppo complicato per rilevarne "a vista" tutti i cammini utilizzabili. Si deve allora ricorrere a strumenti matematici di simulazione e ricerca dei cammini disponibili sul grafo [come fanno i navigatori delle auto o Google Maps]

I modelli di assegnazione dei flussi ai cammini del grafo ai fini della verifica di capacità attuale e futura I modelli di assegnazione servono a distribuire la domanda di trasporto sulla rete al fine di simulare sia le condizioni attuali di uso della stessa sia condizioni future in cui siano inseriti progetti da porre in valutazione. Quindi a questo punto dello studio disponiamo di: – Matrici origine destinazione dei flussi di persone e merci che si spostano da una generica origine ad una generica destinazione, sia allo stato attuale (anno di studio o di riferimento) sia in previsione futura; – Grafo della rete attuale che sintetizza tutti i modi di trasporto (strade, ferrovie, aereo, nave) e tutti i servizi disponibili (linee di autobus, treno, aereo, nave da una stazione di origine ad una di destinazione che ovviamente sono terminali della rete e non le effettive origini e destinazioni degli utenti) Dobbiamo a questo punto mettere a punto uno strumento che sia capace di riprodurre i flussi di spostamenti sulla rete. Infatti se disponiamo di questo strumento saremo anche capaci di capire come si distribuiranno i flussi attuali e futuri sulla RETE DI PROGETTO. Ciò̀ significa che se alla rete attuale aggiungiamo un nuovo arco o successione di archi (UNA NUOVA STRADA, UNA NUOVA FERROVIA, UN NUOVO SERVIZIO) saremo capaci di simulare quanti spostamenti si sposteranno su questo nuovo PROGETTO e quindi se questo è in grado di risolvere i problemi riscontrati nella rete attuale.

Modelli di assegnazione dei flussi Modello del Tutto o Niente semplice – Tutto il flusso O/D viene assegnato al cammino minimo scelto a priori a flusso nullo o con un flusso medio stimato – Applicabile su reti molto congestionate oppure dove una alternativa è molto migliore di tutte le altre (ad esempio la rete autostradale rispetto a quella ordinaria per spostamenti di media e lunga percorrenza) Modello del Tutto o Niente con controllo della capacità – Come il precedente solo che a seguito dell’assegnazione si verifica che non ci siano archi caricati con flussi maggiori della capacità ed in questo caso si assegna il flusso anche al cammino secondo in gerarchia di tempo (richiede che siano noti più cammini per ogni OD)

3° MODELLO: ASSEGNAZIONE COL METODO DI SIMULAZIONE (O “ASSEGNAZIONE CON EQUILIBRIO DEI FLUSSI” o “per aliquote”) 1.Si calcolano i tempi di percorrenza per tutti i cammini supposti a FLUSSO = ZERO 2.Dividiamo l'intervallo orario in piccoli intervalli elementari (5,10 minuti…) 3.Assegniamo una prima quota di flusso al cammino minimo 4.Verifichiamo i tempi di percorrenza a seguito dell’assegnazione 5.Cominciamo ad assegnare ai cammini 2, 3 … quando i tempi di percorrenza diventino paragonabili (assegnazione per aliquote) 6.L'assegnazione termina quando tutto il flusso veicolare è stato assegnato. 7.Può̀ darsi che esso abbia interessato tutti i cammini disponibili, ognuno in misura diversa, sotto il vincolo che il tempo dello spostamento risulti uguale su tutti i cammini dopo l’assegnazione (principio dell’equilibrio)

Considerazioni sui modelli di assegnazione La ricerca ha variamente approfondito i modelli di assegnazione, introducendo procedure dinamiche e di micro-simulazione (utile per simulare il deflusso ai nodi). Esistono vari software di mercato che realizzano tali procedura (Emme2, Transcad, Visum….)