CASELLI AUTOSTRADALI STRADALI -...
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INTERSEZIONI STRADALI Uniersità degli Studi di Roma “Tor Vergata” Dipartoimento di Ingeneria Civile SLIDE 1 CASELLI AUTOSTRADALI CARATTERISTIC HE FUNZIONALI E GEOMETRICHE DELLE AREE DI SOSTA, DI PARCHEGGIO E DI SERVIZIO DI AUTOSTRADE E STRADE EXTRAURBANE PRINCIPALI RAPPORTO DEL C.N.R Argomento: Dimensioni caselli autostradali La portata in arrivo è pari a Q=900 [veic/h]= 0.25 [veic/sec] Tempo medio di servizio E[t]= 10 sec per nm Pt Q Pt 1 0 , 2 0 2 2 t P Q t P ............................ P t m Q Pt m m 1 1 1 0 ! per nm Pt m m Q Pt m m Q m Pt n n m n m n 1 1 1 0 0 ! ! dove Q è la portata della corrente che giunge al casello [veic/sec] m è il numero dei varchi disponibili per il pagamento del pedaggio, rQ/m* è l’intensità di traffico è il parametro della legge densità di probabilità esponenziale che caratterizza i tempi di servizio (si ricorda che E[t]=1/ quindi = 1/ tempo medio di servizio).
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SLIDE 1
CASELLI AUTOSTRADALI CARATTERISTICHE FUNZIONALI E GEOMETRICHE
DELLE AREE DI
SOSTA, DI PARCHEGGIO E
DI SERVIZIO
DI AUTOSTRADE E STRADE
EXTRAURBANE PRINCIPALI
RAPPORTO
DEL C.N.R
Argomento: Dimensioni caselli autostradali
La portata in arrivo è pari a Q=900 [veic/h]=
0.25 [veic/sec]
Tempo medio di servizio E[t]= 10 sec
per nm
P tQ
P t1 0
,
2
0
2
2
tPQtP
............................
P tm
QP tm
m
1
1
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per nm
P tm m
QP t
m
m
Q
mP tn n m
n m n
1
1 1 0 0! !
dove
Q è la portata della corrente che
giunge al casello [veic/sec]
m è il numero dei varchi disponibili per
il pagamento del pedaggio,
rQ/m* è l’intensità di traffico
è il parametro della legge densità di probabilità
esponenziale che caratterizza i tempi di servizio
(si ricorda che E[t]=1/ quindi = 1/ tempo
medio di servizio).
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SLIDE 2
CASELLI AUTOSTRADALI Argomento: Caselli autostradali
Si deve procedere al dimensionamento di un casello autostradale.
La portata in arrivo è pari a Q=900 [veic/h]= 0.25 [veic/sec]
Tempo medio di servizio E[t]= 10 sec
8333.01.03
25.0
r
m
Q = 1/10 = 0.1 [sec –1]
Il numero
minimo di
varchi che
assicura r≤1
è m=3
p
m mm
mm
m
mm0
2 1
1
11
2
1
1 1
r r r
r
r!........
! !
Calcoliamo P0
045.0
8333.016
8333.038333.03
2
18333.031
13
2
0
p
1124.0045.01.0
25.001 P
QP
Calcoliamo Pi
1404.0045.01.0
25.0
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SLIDE 3
CASELLI AUTOSTRADALI Argomento: Caselli autostradali
Si deve procedere al dimensionamento di un casello
autostradale.
La portata in arrivo è pari a Q=900 [veic/h]= 0.25
[veic/sec]
Tempo medio di servizio E[t]= 10 sec
Calcoliamo Pi
Veicoli
in coda Probabilità Probabilità cumulate
0 0.045 0.045
1 0.1124 0.1573
2 0.1404 0.2978
3 0.1170 0.4148
4 0.0975 0.5123
5 0.0813 0.5936
6 0.0677 0.6613
7 0.0564 0.7178
8 0.0470 0.7648
9 0.0392 0.8040
10 0.0327 0.8367
11 0.0272 0.8639
12 0.0227 0.8866
13 0.0189 0.9055
14 0.0158 0.9212
15 0.0131 0.9344
16 0.0109 0.9453
17 0.0091 0.9544
18 0.0076 0.9620
19 0.0063 0.9683
20 0.0053 0.9736
21 0.0044 0.9780
La larghezza di ciascun varco è circa pari
a 5.85 m (a cui si deve aggiungere un
varco per i trasporti eccezionali). Quindi la
larghezza del piazzale minima sarà di
Lt=(5.85*3)+6=17.55+6=23.55 m
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SLIDE 4
CASELLI AUTOSTRADALI Argomento: Caselli autostradali
Si deve procedere al dimensionamento di un casello
autostradale.
La portata in arrivo è pari a Q=900 [veic/h]= 0.25 [veic/sec]
Tempo medio di servizio E[t]= 10 sec
Calcoliamo Lunghezza = Lc + Lv
Veicoli
in coda Probabilità Probabilità cumulate
0 0.045 0.045
.. … ….
.. … ….
13 0.0189 0.9055 Lc zona destinata ad accogliere i veicoli in
coda coda che ha il 10% di probabilità di
non essere supereata)
Lc = Lveicoli * n = 6 * 13/3 = 26 m
Lv zona di raccordo (max 200 m
per caselli e 350 m per barriere
per evitare deriva dei veicoli) si
può dimensionare come
allargamenti per corsie di
accumulo :
mLvL sv 522
55.23
6.3
906.06.0
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SLIDE 5
SVINCOLI Strade A-B Tipo B e C-D tipo A
Si vogliono dimensionare gli elementi della
rampa da C ad A.
I dati sono:
VpCD = 120 [km/h] = 33.33 [m/sec]
VpBA = 140 [km/h] = 38.89 [m/sec]
Portata direzionale:
QA=QB=TGM*0.10/PHF= 23800 *0.10/0.85 =
= 2380 [veic/h]
% veicoli pesanti = 10 %
% veicoli turistici = 1%
Origine / Destinazione A B C D
A 2000 180 260
B 2000 250 190
C 500 300 300
D 300 500 450
Origine / Destinazione A B C D
A 1700 153 221
B 1700 212 161
C 425 255 255
D 255 425 382
PORTATE DI PROGETTO
VOLUMI DI PROGETTO
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SLIDE 6
SVINCOLI DIMENSIONAMENTO INIZIALE
Tipi di rampe Incroci A/A, A/B, B/A
Incroci A/C, B/B, C/A, C/B
Curvilinea diretta 50-80 km/h 40-60 km/h
Curvilinea semidiretta
40-70 km/h 40-60 km/h
Curvilinea indiretta
in uscita da A 40 km/h in entrata su A 30 km/h
in uscita 40 km/h in entrata 30 km/h
Rettilinea diretta 60-80 km/h 40-70 km/h
Caratteristiche planoaltimetriche delle rampe
Velocità di progetto (km/h) 30 40 50 60 70 80
Raggio planimetrico minimo (m) 25 45 75 120 180 250
Pendenza max salita (%) Pendenza max discesa (%)
7,0 8,0
5,0 6,0
Raggi minimi verticali convessi (m) 500 1000 1500 2000 2800 4000
Raggi minimi verticali concavi (m) 250 500 750 1000 1400 2000
Pendenza trasversale minima (%) 2,5
Pendenza trasversale max. (%) 7,0
Visibilità longitudinale minima (m) 25 35 50 70 90 115
Velocità di progetto per le varie tipologie di rampe
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SLIDE 7
SVINCOLI DIMENSIONAMENTO INIZIALE
Velocità di progetto (km/h) 30 40 50 60 70 80
Raggio planimetrico minimo (m) 25 45 75 120 180 250
Pendenza max salita (%) Pendenza max discesa (%)
7,0 8,0
5,0 6,0
Raggi minimi verticali convessi (m) 500 1000 1500 2000 2800 4000
Raggi minimi verticali concavi (m) 250 500 750 1000 1400 2000
Pendenza trasversale minima (%) 2,5
Pendenza trasversale max. (%) 7,0
Visibilità longitudinale minima (m) 25 35 50 70 90 115
Velocità di progetto per le varie tipologie di rampe
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SLIDE 8
SVINCOLI PROGETTAZIONE GEOMETRICA RAMPA
Curva Circolare R=180 m.
Raccordo clotoidico DR=2 m, A=129.43 m
Lunghezza raccordo s= A2 / R= 129.4)2 /180= 93.1 m.
La pendenza trasversale si determina con lo stesso
criterio dei tronchi stradali qmax Rmin < R < R* per
R>R* si adotta il seguente criterio (variazione
lineare in scala logaritmica).
63975.0**
5.2
*07.0lnln63975.007.0lnln
ln
025.0
07.0ln
lnln RRRR
R
RbRaq
a
Avendo scelto di impiegare un raggio
R=180< R* =250 q=qmax =7%
Velocità [km/h] 25 40 60 80 100 120 140
Strade tipo D, E ed F urbane 0.22 0.21 0.20 0.16 Strade tipo A, B , C ed F extraurbane 0.21 0.17 0.13 0.11 0.10 0.09
2 2* max
max max
80251
127 0.13 0.07127t
VR m
f V q
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SLIDE 9
SVINCOLI PROGETTAZIONE GEOMETRICA RAMPA
Curva Circolare R=180 m.
Raccordo clotoidico DR=2 m, A=129.43 m
Lunghezza raccordo s= A2 / R= 129.4)2 /180= 93.1 m.
La velocità di uscita dalla tratto a curvatura costante
della rampa può essere valutata imponendo le
condizioni di equilibrio del veicolo in curva:
tR ftgRgV 22 6.3 01272 tR ftgRV
cVbVaf t 2 01271271271 2 cqRVRbVRa RR
Rb
cqRRbRbRbVR
1272
127127141271272
a
qcabb
VR
18012712
10018012718012714180127180127
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SLIDE 10
SVINCOLI PROGETTAZIONE GEOMETRICA RAMPA Curva Circolare R=180 m.
Raccordo clotoidico DR=2 m, A=129.43 m
Lunghezza raccordo s= A2 / R= 129.4)2 /180= 93.1 m.
2127 180 127 180 4 1 127 180 127 180
100
2 1 127 180R
qb b a c
Va
Strade tipo A, B , C ed F extraurbane Strade tipo D, E ed F urbane
a 1.20547E-05 -2.03953E-05
b -0.0033556 0.001099995
c 0.325297419 0.2036
2 5
5
7127 180 ( 0.0033556) 127 180 0.0033556 4 1 127 180 1.20547*10 127 180 0.3252974100
61.47 /2 1 127 180 1.20547*10
km h
22 2
2 61.472 93.1 2 21.86 / sec 78.68 /
2 3.6
f i
f i
v vL v L acc v m km h
acc
Velocità al termine del tratto a curvatura variabile
Come velocità della corrente principale (corsia marcia lenta) si sceglie una la
velocità dei veicoli commerciali 90 km/h (limite 80 + 10).
Poiché tale velocità di uscita risulta essere superiore all’80% della velocità
della corrente principale (0.8*90=72 km/h) non si prevede nessun tratto di
accelerazione.
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SLIDE 11
SVINCOLI
25 21.862 2 1 3.57sec
2 2 1
B A corsiav vT
a
La portata “QAA” che transita sulla ramo B-A in corrispondenza della sezione di immissione con rampa diretta da C, può essere valutata facendo riferimento alla matrice origine-destinazione: QAA= QBA+ QDA= 2000 + 300 = 2300 veicoli/ora
Volume di traffico diretto per senso di
Traffico diretto Restante nella corsia n.1 [%]
marcia [veic/ora] Autostrada a 8 corsie Autostrada a 6corsie Autostrada a 4 corsie
6500 10 - - 60006499 10 - - 55005999 10 - - 50005499 9 - - 45004999 9 18 - 40004499 8 14 - 35003999 8 10 - 30003499 8 6 40
25002999 8 6 35
20002499 8 6 30
15001999 8 6 25
1499 8 6 20
La percentuale della portata “QAA” che transita sulla corsia n.1 di marcia lenta può essere posta pari al 35% (vedi tabella 9.1 del libri Ferrari & Giannini), pertanto la portata della corrente che interferisce con la manovra di immissione da C sarà pari a: Q1 = 2300*0.30 = 690 [veic/h] = 0.1917 veicoli / sec La portata virtuale della corrente principale risulta essere:
_ 1*
1 1
90 78.66690 87[ / ]
90
0.02415[ / sec]
B A corsia corsia
B A
v vQ Q
v
veic ora
veic
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SLIDE 12
SVINCOLI
*11
*
1
0
*1
1*
1
0
22 0.02415 3.57
0
![ ]
!
2 0.02415 3.57
!3.57 3.60
2 0.02415 3.570.02415 1
1
ik
kQ T
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1
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1
0
32 0.02817 3.57
0 2 2
2
1!
!
2 0.02415 3.573
!3.60 3.57 0.0849[sec ]
2 0.02415 1 2 0.02415 3.57
iK
KQ T
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iK
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KQ TK e
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V s E s TKQ T
K Qi
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SLIDE 13
SVINCOLI
[ ] 3.60b E s 20.0849[sec ]V s
2
2
2
2
2 1
5003.60 0.0849
36003.57 5.421[sec]
5002 1 0. 3.60
3600
Q b V sE w b
Q b
2 * 2 5.421 21.86 237imm immL E w v m
237 75 312tot acc imm raccL L L L m
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SLIDE 14
SVINCOLI
Corsie di uscita sulla strada CD
2 2
2 2
,
140 61.47
3.6 3.6305.19 305
2 2 2
i f
d u
v vL m
a
Dimensioni Corsie [m]
Tipo di strada
collegata dalla
rampa
Rampe ad 1
corsia
Rampe a 2
corsie
Urbane locali 3.25 6.00
Urbane di
quartiere
3.50 6.00
Extraurbane 4.00 3.75 o 4.00 (*)
Vprogc-d
=140km/h V=R =61.47 km/h
Per ottenere il tratto parallelo alla corsia da inserire si deve sottrarre al
valore calcolato la lunghezza del tratto di raccordo clotoidico Lclot =93.1m
Ldecel
=305-93.1 212 m
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SLIDE 15
SVINCOLI VERIFICA LS HCM
fH
V
= fattore correttivo per la presenza di veicoli pesanti,
PT = proporzione di veicoli commerciali nella corrente di traffico,
PR = proporzione di veicoli ricreativi nella corrente di traffico,
ET = coefficiente di equivalenza dei veicoli commerciali,
ER = coefficiente di equivalenza dei veicoli ricreativi.
Calcolo Portate Equivalenti
Il tasso di flusso in autovetture equivalenti per il picco di 15
minuti è calcolato con la formula:
qp = V/(PHF fHV fP)
dove:
fHV = 1/[1+PT(ET-1)+PR(ER-1)]
dove:
Coefficiente di
equivalenza
Tipo di terreno Pianeggiante Ondulato Montuoso
ET 1.5 2.5 4.5
ER 1.2 2.0 4.0
Pertanto si ha nel caso di andamento altimetrico di tipo pianeggiante: fHV = 1/[1+0.10*(1.5 - 1)+0.01 * (1.2 - 1)] = 0.9505 VF = qp = (1770+255) / (0.85 * 0.9505 1)= 2420 [veic/h] VR = qi = 425/ (0.9 0.9505 1)= 526 [veic/h]
Origine / Destinazione A B C D
A 1700 153 221
B 1700 212 161
C 425 255 255
D 255 425 382
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SLIDE 16
SVINCOLI VERIFICA LS HCM
Valutazione dei flussi di traffico entrante nella zona di influenza e uscente dalla stessa: v12 = vF * PFM vR12=v12 + vR
V12 = vF * PFM
Autostrade a 4 corsie (2 corsie per senso di marcia)
PFM=1.00
Autostrade a 6 corsie (3 corsie per senso di marcia)
PFM=0.5775 + 0.000092*LA (equazione 1) PFM=0.7289 - 0.0000135*(vF + vR) - 0.002048* SFR + 0.0002* Lp (equazione 2) PFM=0.5487 + 0.0801* vD / Ld (equazione 3)
Autostrade a 8 corsie (4 corsie per senso di marcia)
PFM=0.2178 + 0.000125 * vR + 0.05887 * LA/ SFR (equazione 4)
v12 = vF * PFM = 2420 [veic/h] vR12=v12 + vR = 2420 + 526 = 2946 [veic/h]
Velocità di flusso libero
Massimo flusso sull’autostrada al termine della zona di influenza [autovetture / ora]
Massimo tasso di flusso consigliato per la zona di influenza
vR12
[km/h] Numero di corsie per senso di marcia [autovetture / ora] 2 3 4 >4
120 4800 7200 9600 2400 (corsia) 4600
110 4700 7050 9400 2350 (corsia) 4600
100 4600 6900 9200 2300 (corsia) 4600
90 4500 6750 9000 2250 (corsia) 4600
VERIFICA CHE A
VALLE
DELL’USCITA
NON SI SUPERA
IL VALORE DELLA
CAPACITÀ
INT
ER
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”
Dip
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ne
ria
Civ
ile
SLIDE 17
SVINCOLI VERIFICA LS HCM
Determinazione della densità Si determina la densità all’interno della zona di influenza attraverso l’espressione: DR = 3.402 + 0.00456 * vR + 0.0048 * v12 - 0.01278 * LA dove DR è la densità veicolare all’interno dell’area di influenza
[autovetture / km / corsia]
In tal caso di ottiene:
DR = 3.402 + 0.00456 * 526 + 0.0048 * 2420 - 0.01278 * 312 = 13.43 [veic/km]
Confrontando tale densità con gli intervalli relativi a ciscun L.S. si
determina la qualità della circolazione che in questo caso risulta C. Livello di Servizio Densità [autovetture / km / corsia]
A 6
B 6<D<12
C 12<D<17
D 17<D<22
E >22
F I valori sono superiori alla capacità
LA è la lunghezza complessiva della corsia di immissione
(Li= La,e+ Li,e + Lv,e = 237 + 75 = 312 m)
AUMENTARE LUNGHEZZA TOTALE A 424 m per ottenere LS B (NORME)
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SLIDE 18
SVINCOLI
Velocità Media di viaggio nell’area di influenza dei terminali delle rampe [km/h]
Velocità media di viaggio nelle corsie adiacenti all’area di
influenza dei terminali delle rampe [km/h]
Immissioni SR= SFF -( SFF -67)* MS SO = SFF dove vOA< 500 aut./ora
SO = SFF - 0.0058*( vOA –500) dove 500<vOA 2300 aut./ora
SO = SFF – 10.52- 0.01*( vOA –2300) dove vOA> 2300 aut./ora
Uscite SR= SFF -( SFF -67)* DS SO = 1.06* SFF dove vOA< 1000 aut./ora
DS =0.883+0.00009* vR -0.008* SFR SO =1.06* SFF - 0.062*( vOA -1000) dove vOA 1000 aut./ora
1000004.00039.0321.0
100012 FRAv
s
SLeM R
VERIFICA LS HCM
Valutazione della velocità media di viaggio PER DETERMINARE IL LS GLOBALE
12 1000 2946 1000 312 600.321 0.0039 0.004 0.321 0.0039 0.004 0.32081000 1000
Rv A FRs
L SM e e
12 1000 2946 1000 424 600.321 0.0039 0.004 0.321 0.0039 0.004 0.29341000 1000
Rv A FRs
L SM e e
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SLIDE 19
SVINCOLI VERIFICA LS HCM
Valutazione della velocità media di viaggio PER DETERMINARE IL LS GLOBALE
12 1000 2946 1000 312 600.321 0.0039 0.004 0.321 0.0039 0.004 0.32081000 1000
Rv A FRs
L SM e e
SR= SFF -( SFF -67)* MS=120-(120-67)*0.3208=84.72 [km/h]
SR= SFF -( SFF -67)* MS=120-(120-67)*0.2934=104 [km/h]
12 1000 2946 1000 424 600.321 0.0039 0.004 0.321 0.0039 0.004 0.29341000 1000
Rv A FRs
L SM e e
