Ottobre 2011 Introduzione al Corso Sistemi di trasporto · Introduzione al Corso Sistemi di...

Corso diTrasporti e Ambiente

http://www.uniroma2.it/didattica/TA_2011ing. Antonio Comi

Ottobre 2011

Introduzione al CorsoSistemi di trasporto

ZonizzazioneMatrici O/D

Introduzione al corso di TA

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Orario delle lezioniLUNEDÌ ore 16.00 – 17.45 Aula B6 Nuovo Complesso DidatticaVENERDÌ ore 11.30 – 13.15 Aula B7 Nuovo Complesso Didattica

Iscrizione al corsoRegistrazione su apposito modulo da effettuarsi entro la fine diottobre 2011 (venerdì 28 ottobre 2011)

Modalità d’esameIscrizione al corsoPartecipazione obbligatoria alle valutazioni in itinere (prove scritte)

prima prova fine novembreseconda prova fine gennaio

Esame finale (prova orale)obbligatoria per chi non supera entrambe le valutazioni in itinerefacoltativa, per gli altri


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Materiale didatticoA.A. V.V. Territorio Economia Logistica e TrasportiVol. Primo – Ed. TexMat, 2007.Nuzzolo (a cura di) Politiche della Mobilità e Qualità delle AreeUrbane, Guida, Napoli, 2010.Dispense del corso *Lucidi delle lezioni *

* Il materiale didattico potrà essere scaricato direttamente dal sito ufficiale del corso

Sito web ufficiale del corsowww.uniroma2.it/didattica/TA_2011


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Programma del corso- Introduzione ai metodi quantitativi per la pianificazione dei trasporti- Elementi di teoria dei sistemi di trasporto

- modelli di offerta di trasporto: zonizzazione, grafi e reti- caratterizzazione della domanda di trasporto (matrici O/D)- modelli di stima della domanda di trasporto (cenni)- modelli d’interazione domanda-offerta (cenni)

- I modelli per la simulazione dell’inquinamento da traffico- modelli per la simulazione dell’inquinamento atmosferico da traffico- modelli per la simulazione dell'inquinamento acustico da traffico

- Tecniche di valutazione economico-finanziaria degli interventi suisistemi di trasporto

- Analisi finanziaria- Analisi Benefici-Costi e Multicriterio

- Gli elaborati tecnici ambientali nei processi di valutazione tecnico-amministrativa

- Classificazione e caratteristiche prestazionali dei sistemi di trasporto


La stima delle emissioni inquinanti da traffico

ESEMPIO

L’impatto del trasporto stradalesulle emissioni di gas serra

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Periodo 1990-2007

le emissioni dovute ai trasporti di CO2 : + 30%

Introduzione

Dati in migliaia di tonnellate (fonte CNT, 2007)

+ 1,8%


Periodo 1990-2006

Introduzione

Dati in migliaia di tonnellate (fonte CNT, 2007)

+ 6,0%


Maggiore attenzione verso i cambiamenti climaticiImpatti ambientali connessi allo sviluppo sostenibile del sistema

territoriale e dei trasporti

Obiettivi di Kyoto

riduzione del gas-serra rispetto al 1990 (-5,2%)

alcune stime indicano un aumento delle emissioni di gas serra nel nostro paese e ciò all’Italia una penale di diverse centinaia di milioni di euro

(100 euro a tonnellata di CO2 in eccesso)

Introduzione


Come si è mossa l’Italia?CIPE, delibera 3/8/1994 - Modifiche inerenti il programma triennale 1994/96:stabilizzazione delle emissioni inquinanti entro l’anno 2000Piano nazionale per la riduzione delle emissioni di gas responsabili dell’effettoserra: 2003-2010 (dicembre 2002): linee guida per determinazione di criteri evalutazione delle tendenze;

• riduzione di emissioni da imputare nel periodo 2008-2012 al settore deitrasporti è di 7,5 MtCO2eq./anno, di cui

– 1,5 MtCO2eq./anno connessi alla promozione dell’uso di autobus e veicoliprivati con carburanti a minor densità di carbonio (Gpl, metano),

– 2,1 MtCO2eq./anno relativi allo sviluppo di sistemi di ottimizzazione ecollettivizzazione del trasporto privato,

– 3,9 MtCO2eq./anno connessi allo sviluppo delle infrastrutture nazionali eincentivazione del trasporto combinato su rotaia e del cabotaggio, damonitorare sulla base dei dati forniti dal Ministero dei Trasporti.

Introduzione


Raggiungimento dell’obiettivo di riduzione delle emissioni di gasserra sono state individuate una serie di misure

indirizzamento della domanda verso carburanti a minore densità di carbonio,promozione di sistemi di ottimizzazione e collettivizzazione del trasporto privato,realizzazione di nuove infrastrutture e potenziamento di quelle esistenti.

Le previsioni degli effetti di queste azioni vengono effettuateattraverso l’elaborazione dei dati forniti dal Ministero dei Trasporti

utilizzando una metodologia basata su analisi di trend delle serie storiche dei datidisponibili (APAT, 2007)analisi caratterizzate da forti approssimazioni nel caso di sensibili modifichenella ripartizione modale degli spostamenti e/o nella scelta del percorso

IntroduzioneMotivazioni


Disporre di una procedura di previsione più corretta ed in linea conquanto viene fatto negli altri paesi (EEA, 2007)

Effettuare una più precisa stima degli aspetti trasportistici delfenomeno e delle variabili trasportistiche di input ai modelli diemissione per il calcolo degli inquinanti generati dalla mobilità,attraverso l’utilizzo di metodi e modelli quantitativi di simulazionedel sistema dei trasporti

Scenario di breve periodo (2012)

Scenario di lungo periodo (2020)

IntroduzioneObiettivi


Per la stima delle emissioni inquinanti è utilizzato il sistema dimodelli CORINAIR implementato all’interno del software COPERT4

emissioni medie di alcuni inquinanti (s) per determinate categorie diveicoli (i) in funzione della velocità media di deflusso sull’arcoinfrastrutturale l, vli

Stato dell’arte

Stato dell’arteStima delle emissioni inquinanti

COPERT 4usato per calcolare le emissioni di

CO, NOx, VOC, N2O, NH3, SO2, CO2, CH4, Pb, PM, HM, NMVOC

la metodologia di calcolo del COPERT considera:• parco auto circolante: numero di veicoli, anno di immatricolazione,

cilindrata (per le autovetture) o peso (per i veicoli commerciali)• condizione di guida: velocità media e km percorsi• fattori di emissione• tipo di combustibile• condizioni climatiche: temperature max e min• pendenza della strada• carico trasportato nel caso dei veicoli commerciali

Stato dell’arteStima delle emissioni inquinanti

COPERT 4

EEA (European Environment Agency, 2007) - Methodology for the calculation of exhaust emissions - Emission Inventory Guidebook


AA.VV. (2008) Handbook on estimation of external cost in the transport sector.Internalisation Measures and Policies for All external Cost of Transport (IMPACT), Delft,CE, http://ec.europa.eu/transport/costs/handbook/index_en.htmEEA (2007) Greenhouse gas emission trends and projections in Europe 2007, EuropeanEnvironment Agency, Report 5/2007.Eggleston, S., Gorißen, N., Hassel, D., Hickman, A. J., Joumard, R., Rijkeboer, R., White,L. e Zierock, K. H. (2000). COPERT III - Computer programme to calculate emissionsfrom road transport. European Environment Agency.Gkatzoflias, D. Kouridis, C., Ntziachristos, L. e Samaras, Z. (2007) Copert IV – computerprogramme to calculate emissions from road transport. European Environment Agency.UNFCCC (1997) Protocollo di Kyoto, Conferenza COP3 della Convenzione quadro delleNazioni Unite sui cambiamenti climatici.APAT (2007) Annuario dei dati ambientali 2007, Agenzia per la protezione dell’ambientee per i servizi tecnici, http://annuario.apat.itCIPE (1994) Modifiche inerenti il programma triennale 1994/96, Delibera 3 agosto 1994CIPE (2002) Piano nazionale per la riduzione delle emissioni di gas responsabilidell’effetto serra: 2003-2010, Delibera n. 123/2002, Roma.CIPE (2007) Aggiornamento della delibera CIPE n. 123/2002 recante “revisione dellelinee guida per le politiche e misure nazionali di riduzione delle emissioni di gas-serra”.Comitato Interministeriale per la Progr. Economica, Roma.CNT (2007). Conto Nazionale delle Infrastrutture e dei Trasporti – Anno 2005– conelementi informativi per l’anno 2006. Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti, Roma,Italia.

Stato dell’arte


IndiceIntroduzione ed Obiettivi

Stato dell’Arte

La metodologia

Applicazione


La metodologia utilizzataParco veicolare Infrastrutture di

trasporto Servizi di trasportoSistema delle attività(assetto territoriale e

socio-economico)

Matrici O/D per modo-servizio di trasporto

Attributi di Livello di Servizio

Modelli di Domanda di trasporto

Modelli di Offerta di trasporto

Modelli di Interazione domanda/offerta

Flussi e prestazioni di rete per modo-servizio

Valori di riferimento(target)

Modelli di emissione

Emissioni

Valutazione

1.

2.

3.

4.

Scenario di Simulazione

Simulazione delSistema Trasporti

Stima emissioni inquinanti

Valutazione ex-ante


La metodologia Scenario simulazione

Matrici O/D per modo-servizio di trasporto

Attributi di Livello di Servizio

Modelli di Domanda di trasporto

Modelli di Offerta di trasporto

Modelli di Interazione domanda/offerta

Flussi e prestazioni di rete per modo-servizio

Valori di riferimento(target)

Modelli di emissione

Emissioni

Valutazione

2.

3.

4.


La metodologia Simulazione del sistema dei Trasporti


La metodologia utilizzataStima emissioni & Valutazione


Esm=Ψ(αsi, Xi

m, fim)

Esm quantità totale del generico inquinante s emessa per il modo-

servizio mαsi vettore dei parametri di emissione caratteristici del parcoveicolare (ad es. categoria veicolare i),Xi

m vettore delle prestazioni dei veicoli di categoria i sulla rete delmodo-servizio m (ad es. velocità di deflusso)fi

m vettore dei flussi di arco

La metodologiaStima emissioni & Valutazione

COPERT 4E = Ehot + Ecold + Evap

Ehot: emissioni a caldo, prodotte durante il funzionamento del motore allatemperatura di esercizio

Ehot = nj * mj,k * ehot, i, j , knj (veicoli): numero di veicoli della classe j-esimamj,k (km/veicolo): distanza media percorsa da ogni veicolo di categoria j su strada di classe kehot,i,j,k (g/km): fattore emissione per l’inquinante i, rilevato per la categoria di veicoli j, sulla strada di classe k.

Ecold: emissioni a freddo, prodotte nella fase di riscaldamento del motoreEcold = βi,j * nj * mj * ehot, i, j * (ecold i, j / ehot, i, j - 1)

βj: frazione di km percorsi con il motore o il catalizzatore freddoecold i, j / ehot, i, j: rapporto tra le emissioni a caldo e quelle a freddo per l’inquinante i e per la categoria diveicoli j

La metodologia Stima emissioni & Valutazione

Evap: emissioni evaporative costituite solo dai NMVOC

Ehot = 365 * nj * (ed * Sc * Sfi ) + R

nj (veicoli): numero di veicoli della classe j-esimaed: fattore di emissione delle perdite diurneSc: fattore di emissione a caldo e a freddo per i veicoli a benzina dotati di carburatoreSfi: fattore di emissione a caldo e a freddo per i veicoli a benzina dotati d’iniezione elettronicaR: perdite durante il moto

La metodologiaStima emissioni & Valutazione


IndiceIntroduzione ed Obiettivi

Stato dell’Arte

La metodologia

Applicazione


Modello di offertaGrafo di rete


Modello di offertaFunzioni di costo (passeggeri)

( )tr fLV

LV

LV

fCapl l

l

o

l

c

l

o

l

l

= + −⎛⎝⎜

⎞⎠⎟⎛⎝⎜

⎞⎠⎟δ

γ

Autostrade

Ll : lunghezza dell’arco lVo : velocità media a flusso nulloVc : velocità media con flusso pari alla capacitàCapl = Ncorl

. Capu :capacità dell’arco, pari al prodotto del numero di corsiedell’arco l, Nc, per una capacità unitaria (per corsia), Capu


Modello di offertaFunzioni di costo (passeggeri)

Strade extraurbane

conVo (km/h) = 56,6 + 3,2 Lu + 4,5 Lo – 2,4 P – 9,6 T – 5,4 DLu: larghezza utile dell’arco (metri)Lo: distanza degli ostacoli laterali dal bordo della strada (striscia gialla o cunetta) (metri)P : pendenza del ramo (%)T : grado di tortuosità del ramoD : coefficiente di disturbo

Altre tipologie (es. Ro-Ro)

( )tr fLV

LV

LV

fCapl l

l

o

l

c

l

o

l

l

= + −⎛⎝⎜

⎞⎠⎟⎛⎝⎜

⎞⎠⎟δ

γ


Modello di offertaFunzioni di costo (merci)

AutostradeTi = max(Ta, Tb)Li/3600 [h]conTi = tempo di percorrenza dell’arco iLi= lunghezza dell’arco iTa = 3600/[113(1 - δ(p – 0,025) 4,2)] [sec/km]dove

p = pendenzaδ = 1 se p > 0,025; 0 altrimenti

Tb = 3600/Vmax + 662,4[p - 3600/(662,4Vmax) + 0,0625]α [sec/km]dove

Vmax = velocità massima su autostradaα = 1 se p > -3600/(662.4Vmax) + 0.0625; 0 altrimenti


Modello di offertaFunzioni di costo (merci)

Strade extraurbaneTi = Li,/V [h]

conTi = tempo di percorrenza dell’arco iLi= lunghezza dell’arco iV = Vmax - 2/45B - 15/45(1000p) [km/h]where

Vmax

p = pendenzaB = indice di tortuosità

Altre tipologie (es. Ro-Ro)……..


Modelli di domandaStruttura generale

Matrice ODfuture

Attributi Livello Servizio

Modello di ripartizione modale

Matrice ODFuture

(modo-servizio)

Ipotesi di crescita macro-economica

Matrice ODattuali


Modelli di domandaScelta modale passeggeri

Calcolo probabilitàSPOSTAMENTO

distinta per: - motivo - destinazione- mezzo

Attributi modello

SCELTA MODALEModello

SCELTA MODALE

LOGSUM-modale

Attributi modello

SCELTA DESTINAZIONEModelloCalcolo

LOGSUM-destinazioniCalcolo probabilità

SCELTA DESTINAZIONE

SCELTA DESTINAZIONE

LOGSUM-destinazioni

Attributi modello

EMISSIONEModello Calcolo probabilità

SPOSTAMENTO

EMISSIONE

Calcolo probabilità

SCELTA MODALECalcolo

LOGSUM-modale


Modelli di domandaScelta modale merci

Stima eso gena de icoe ffic ien ti sca m bio

O/D me rc i p ro v(in unità di carico

T ME RP

O/D me rc i p ro vi(in unità di c arico

T ME RP

O /D m erc i pro vin cia li p er m ac rob ra nca

(in q uan tità)TM ERP PB 1

O /D m erc i pro vin cia li p er m acrob ra nca

(in q uan tità )TM ERP PB 1

O/D merc i r eg ion ali p er M Ape r NA VE e TR E NO G

(in q uan tità )TM ERR EG 1

O/D me rci r eg ion ali p er M Ape r NA VE e TR E NO G

(in q uan tità )T M ERR EG 1

O/D merci reg ion ali p er M AC R OB RA N CA(qu an tità tr aspor tate)

TM ER RRB 1

O/D me rci r eg ion ali p er M AC R OB RA N CA(qu an tità traspor tate)

TM ERR RB 1

O /D5

(d

O /D5 M(q

da

O /D m erci regio nal i se ttor ial i(v alo re d egl i s cam bi)

TM ER B17 1

O /D m erci regio nal i set tor iali(v alo re d egl i s cam bi)

TM ER B17 1

A LSM E RCI

O /D m erc i reg ion ali corret te perM A C RO BR A NC A (q uan tità tra spo rta te)

Stima da m ode llo d eico eff icienti s cam b io

M R IO

A ggregazione in M A CR O BR A NC H E delleO /D me rci regionali( valore degli s cam bi)

Stima d el coe ffic ien te di trasforma zio nedegli scam bi interregio nali in

in qu antità tra sp ortate tra le regio ni p er M

F ase di co rrezione

Mo de lloP rov inc ial izzazione M od ello

sce lta m od ale

C alcolo d elle m a trici O/D regio nal irela tive a i mo di n ave e tren o grand i client i

O u tp u t


Dato il valore di domanda sul modo-servizio m, il numero diveicoli di categoria i per il modo-servizio m, di

odm è dato da:

diodm = γi

m dodm

γim aliquota di veicoli della categoria i utilizzati per il modo-servizio

m

Modello di assegnazioneComposizione parco veicolare


fim = Δi

m Pimk di

m

fim vettore dei flussi di arco

dim vettore di domanda, il cui generico elemento è di

odmΔi

m è la matrice di incidenza archi-percorsi per i veicoli di categoria iche si muovono sulla rete di trasporto del modo-servizio mPi

mk è la matrice di probabilità di scelta del percorso, il cui genericoelemento pmk

iod rappresenta la probabilità di scegliere il percorso kper i veicoli della categoria i che si spostano da o a d con il modo-servizio m

Modello di assegnazioneAssegnazione pseudo-dinamica


Scenari di Simulazione

Scenario riferimento

Scenario di breve periodo (2012)verifica protocollo di Kyoto

Scenario di medio-lungo periodo (2020)riferimento Piano Generale della Mobilità


Scenari di SimulazioneOfferta stradale 2012

Interventi al 2012

Grande Raccordo Anulare - Roma (GRA)Riqualifica SS 415: Paillese - Peschiera Borromeo a Spino d’Adda (escluso ponte)SS 38 variante di MorbegnoStrada Tre valli - Tratto Eggi / S. SabinoSS 156 2° Tratta Pontina/SezzeSS 7 completamento Valle CaudinaGalleria di valico Caposele - Pavoncelli bisSS 106: Palizzi Marina, Squillace-Simeri Crichi, Marina di Gioiosa Jonica, S. IlarioCatania - SiracusaAgrigento - Caltanissetta: I trattoSS 131 trattoSGC E78 Grosseto - FanoUmbria - Marche (quadrilatero)SS 675 Umbro-LazialeSS 17 variante dell'AquilaAutostrada Asti-CuneoBrescia - MilanoSalerno – Reggio Calabria


Scenari di SimulazioneOfferta ferroviaria 2020

Esempio intermodalità merci

Interventi al 2020

Interporto di Novara

Interporto di Catania

Interporto di Battipaglia

Interporto di Nola

Interporto di Termini Imerese

Interporto di Città di CastelloInterporto di Guasticce

Fortezza - Verona Genova - Ventimiglia: Andora - Finale Ligure MarinaPalermo – Catania - MessinaOrte -Falconara: Spoleto - TerniInterporti:Città di Castello - S. Giustino; Nola; Battipaglia; Novara; Catania; Guasticce; Termini ImeresePasso Corese-Rieti: Passo Corese - Osteria NuovaVelocizzazione Battipaglia – Paola - Reggio CalabriaRaddoppio e velocizzazione Roma - PescaraSalerno - BattipagliaFerrovia convenzionale/trasporto combinato:Lione - Torino; Torino –Milano – Venezia -TriesteGronda MerciAgrigento – PalermoVariante ferroviaria di Bornova – Torralba; Campamela -SassariVelocizzazione Catenanuova – Enna – CaltanissettaCollegamento Siracusa – Catania: velocizzazione Bicocca -Targia Interventi al 2012


Scenari di SimulazioneDomanda

Matrici attuali, elaborazione su dati CNT (2007)ISTAT

Ipotesi di crescitaDocumenti di programmazione economica

Quota modale “strada”

STRADA 2005 Scenario 2012 Scenario 2020Passeggeri 61,4 % + 0,7 % - 6,2 %

Merci 89,0 % - 2,0% - 4,5 %Rispetto al 2005

previsioni di crescita della domanda

100,00

110,00

120,00

130,00

140,00

150,00

160,00

170,00

180,00

190,00

200,00

210,00

2005 2012 2019 2026 2033 2040

anno

cres

cita

cum

ulat

a ris

petto

al 2

005



Parco veicolare (ACI – Annuario statistico 2007)

CONSISTENZA PARCO AUTOVETTURE A GASOLIO SECONDO L'ETA'

0

200000

400000

600000

800000

1000000

1200000

1400000

1600000

0-1

2-3

4-5

6-7

8-9

10-1

1

12-1

3

14-1

5

16-1

7

18-1

9

OLT

RE

20

età mediana

Grafico 6(Anno 2006)

CONSISTENZA PARCO AUTOVETTURE A BENZINA SECONDO L'ETA'

0

250000

500000

750000

1000000

1250000

1500000

1750000

2000000

2250000

2500000

0-1

2-3

4-5

6-7

8-9

10-1

1

12-1

3

14-1

5

16-1

7

18-1

9

OLT

RE

20

età mediana

Grafico 5(Anno 2006)



Parco veicolare (ACI – Annuario statistico 2007)ANNI Motocicli Motocarri Autovetture Autobus Motrici Altro TOTALE

merci speciali

1985 2.000.137 398.615 22.494.641 76.296 1.649.302 144.293 40.249 482.063 27.285.596

1986 2.204.750 420.155 23.495.414 77.886 1.727.946 154.285 48.128 534.101 28.662.665

1987 2.383.692 443.483 24.320.167 74.114 1.795.863 149.129 49.669 584.757 29.800.874

1988 2.410.628 460.441 25.290.250 75.820 1.891.471 166.537 57.064 613.520 30.965.731

1989 2.430.704 452.520 26.267.431 76.313 1.987.227 184.780 62.462 626.768 32.088.205

1990 2.509.819 464.852 27.415.828 77.731 2.140.123 208.869 67.780 670.116 33.555.118

1991 2.543.186 462.575 28.434.923 78.649 2.220.859 226.693 72.069 697.155 34.736.109

1992 2.560.037 456.300 29.429.628 78.179 2.285.712 246.101 74.135 713.402 35.843.494

1993 2.526.761 444.125 29.652.024 76.974 2.314.142 254.866 75.028 714.006 36.057.926

1994 2.539.835 433.255 29.665.308 76.076 2.370.759 267.125 75.564 754.860 36.182.782

1995 2.530.750 415.665 30.301.424 75.023 2.430.262 278.539 79.631 764.600 36.875.894

1996 2.531.946 422.041 29.910.932 80.610 2.550.344 325.353 89.758 782.381 36.693.365

1997 2.557.356 412.081 30.154.914 81.478 2.626.507 341.207 93.297 781.937 37.048.777

1998 2.699.274 405.048 31.056.004 83.521 2.730.260 359.810 97.743 789.885 38.221.545

1999 2.975.651 399.440 32.038.291 85.762 2.840.080 381.255 106.726 799.974 39.627.179

2000 3.375.782 390.097 32.583.815 87.956 2.971.050 406.523 115.958 812.596 40.743.777

2001 3.732.306 382.149 33.239.029 89.858 3.110.317 431.228 124.149 827.591 41.936.627

2002 4.049.592 375.313 33.706.153 91.716 3.297.260 454.340 132.622 843.330 42.950.326

2003 4.375.947 370.751 34.310.446 92.701 3.450.903 483.027 139.402 855.758 44.078.935

2004 4.574.644 342.739 33.973.147 92.874 3.502.633 512.979 142.413 809.478 43.950.907

2005 4.938.359 344.827 34.667.485 94.437 3.637.740 541.919 148.173 812.161 45.185.101

2006 5.288.818 310.555 35.297.282 96.099 3.763.093 568.654 151.704 852.939 46.329.144

Autocarri

45.185.101



Parco veicolare futuro

PasseggeriScenario 2012:

rinnovo parco con eliminazione Euro 0 introduzione Euro 5

Scenario 2020:rinnovo parco con eliminazione Euro 1 ed Euro 2 rilevante quota di Euro 5

MerciScenario 2012:

rinnovo parco con eliminazione Euro 0Scenario 2020:

rinnovo parco con eliminazione Euro 0 ed Euro 1introduzione Euro 5 (veicoli commerciali leggeri)


AssegnazioneFlussi rete stradale


Emissioni inquinantiRisultati - scenario 2012

2005 2012 2012tendenziale

Passeggeri 100 116 108Merci 100 116 107

Veicoli leggeri 32% 15% 14%Veicoli pesanti 68% 85% 86%

Totale 100 116 107pass-km 700 ⋅ 106

ton-km 212 ⋅ 106

CO2


Emissioni inquinantiRisultati - scenario 2020

2005 2020 2020tendenziale

Passeggeri 100 137 129Merci 100 211 125

Veicoli leggeri 32% 15% 13%Veicoli pesanti 68% 85% 87%

Totale 100 189 126pass-km 700 ⋅ 106

ton-km 212 ⋅ 106

CO2


46

La Progettazione dei Sistemi di Trasportoed il Processo Decisionale di Pianificazione

SCENARI(PREVISIONI SULLE

VARIABILI ESOGENE)

PROGETTAZIONE DEL SISTEMA

DEFINIZIONEDEL SISTEMA

DI STUDIO

MODELLOMATEMATICODEL SISTEMA DI PROGETTO

MODELLOMATEMATICODEL SISTEMA

ATTUALE

INDIVIDUAZIONE DIOBIETTIVI, VINCOLI E

TIPOLOGIE DI INTERVENTO

ANALISI DELLA SITUAZIONE ATTUALE

- Sistema di attività-Sistema di trasporto

FORMULAZIONE DIPROGETTI (PIANI) DI SISTEMI

ALTERNATIVI

SIMULAZIONE E VERIFICA TECNICA DEI PROGETTI

SCELTA E REALIZZAZIONEDEGLI INTERVENTI

CONFRONTO DELLE SOLUZIONI ALTERNATIVE

(VALUTAZIONE)

MONITORAGGIODEL PROGETTO


47

Argomenti principali del corso

La progettazione funzionale di un intervento ha come obiettivo:

la definizione delle caratteristiche del sistema al fine di raggiungere gliobiettivi del progetto nel rispetto dei vincoli posti alla realizzazionedell’opera

la determinazione degli impatti della realizzazione delle soluzioneprogettuali per il confronto e la valutazione delle soluzioni tecnichealternative

La valutazione delle alternative progettuali di un intervento hacome obiettivo:

Il confronto tra le alternative progettuale attraverso l’uso di metodologieatte ad individuare la migliore soluzione progettuale che soddisfa gliobiettivi prefissati nel rispetto dei vincoli posti


48

Livelli di progettazione

Studio di fattibilitàDefinizione di un insieme di soluzioni tecniche ammissibili che soddisfano vincoli ed obiettivi dello studioPrima verifica di fattibilità tecnico-economica dell’operaValutazione delle alternative progettuali al fine di individuare la “migliore”

Progetto preliminareDefinizione più precisa degli aspetti tecnici della scelta progettuale individuata nello studio di fattibilitàIndividuazione e soluzione delle problematiche tecniche emergentiValutazione più accurata degli aspetti economici dell’opera

Progetto definitivoProgetto esecutivo

Specificazione dettagliata delle soluzioni tecniche adottate per la realizzazione dell’opera Definizione di documenti e procedure per la realizzazione dell’opera definita nel progetto definitivo

Progettazione Funzionale Metodi di Valutazione


49

Contenuti del corso

Strumenti quantitativi di analisi e simulazione di ausilio allaprogettazione

individuazione dell’area di studio, zonizzazione e schema di retemodelli di offertacaratterizzazione della domanda di trasporto (matrici O/D)modelli di interazione domanda/offerta

Metodi di valutazioneindividuazione degli effetti ed impatti rilevantiidentificazione degli indicatori di valutazioneconfronto delle alternative progettuali

Il corso si interessa delle metodologie e degli strumenti necessari alla progettazione funzionale ed alla valutazione di interventi sul sistema dei trasporti. Pertanto i contenuti del corso saranno:


50

Classificazione e caratteristiche prestazionali

Sistemi di trasporto privatoSistemi di trasporto pubblico

Esempi applicativi

Contenuti del corso ….(continua)


IL PROCESSO DECISIONALE

51


Le fasi del processo decisionale

Individuazione degli obiettivi e dei vincoli

Analisi della situazione attualeCostruzione del modello matematico del sistema attuale

Formulazione di uno o più interventi (o Piani) alternativi

Simulazione degli effetti e verifica tecnico-funzionale dei progetti

Confronto dei progetti e scelta del progetto da realizzare

52


Campi di applicazione• Fattibilità tecnica ed economica di progetti di trasporto

• Pianificazione strategica

• Pianificazione tattica

• Programmi di gestione operativa

53


Fattibilità tecnica ed economica di progetti di trasporto

Le decisioni riguardano la progettazione funzionale e lavalutazione di convenienza economica e/o finanziaria di opere(progetti) di trasporto. (“progettazione a sistema”).(es,. strade, linee ferroviarie, metropolitane)

L’orizzonte temporale è il lungo periodo; la scala territorialevaria dall'ambito metropolitano o regionale a quello nazionalein funzione del tipo di opera da verificare.

Le analisi degli interventi prevedono la definizione dellecaratteristiche funzionali, prestazionali ed economiche dellesingole opere.

54


La pianificazione strategicaLe decisioni riguardano consistenti investimenti di capitale per larealizzazione di nuove infrastrutture e/o l’acquisizione di veicoli esistemi tecnologici (“progetto del sistema”)

L’orizzonte temporale è il lungo periodo (10-20 anni e oltre)

Interventi previsti: nuove infrastrutture, struttura dei servizi ditrasporto, politiche tariffarie, interventi diregolazione/gestione della domanda di mobilità.– se la pianificazione è effettuata nell'ottica della collettività il risultato

è la redazione di un Piano di Trasporto Urbano, Regionale, Nazionaleo Trans-Nazionale, a secondo dell’ambito spaziale;

– se si opera in un’ottica aziendale si tratta di un piano strategico disviluppo aziendale (ad es., acquisto materiale rotabile ferroviario,aerei, etc.)

55


La pianificazione tatticaLe decisioni sono relative ad interventi che impegnano risorselimitate, di solito assumendo una dotazione di infrastrutture pari aquella attuale.

L’orizzonte temporale è il breve/medio periodo.

Interventi:• Piano Generale del Traffico Urbano (PGTU) o un Piano Comprensoriale del

trasporto collettivo (ottica della collettività).• Piani di ristrutturazione dei servizi e/o di definizione delle politiche

commerciali e tariffarie (ottica aziendale)

Di interesse prevalente sono:• la valutazione degli effetti tecnico-funzionali dell’intervento• l’analisi finanziaria (costi di esercizio e ricavi da traffico), per i diversi

operatori coinvolti.

56


Programmi di gestione operativaLe decisioni riguardano la definizione di aspetti particolaridell'esercizio dei singoli modi, ottimizzando l’impiego delle risorseesistenti in un’ottica di solito aziendale

L’orizzonte temporale è il breve periodo

Interventi:

• Piani di regolazione semaforica;• Progetto delle linee di trasporto collettivo in ambito urbano o extraurbano e

relativi orari;• Organizzazione dei fattori necessari alla produzione di servizi di trasporto

57


Struttura del sistema di modelli per la simulazione dei sistemi di trasporto

58

MODELLO DEL SISTEMA DI TRASPORTO

OFFERTA DI INFRASTRUTTURE

E SERVIZI DITRASPORTO

MODELLO DI LOCALIZZAZIONE E

LIVELLO DELLE ATTIVITÀ

SISTEMI DELLE ATTIVITÀ

Attributi di livello di servizio

(tempi, costi)

MODELLI DI ASSEGNAZIONE

MODELLO DI DOMANDA

MATRICI O/D

Funzioni di prestazione

MODELLO DI OFFERTA

Reti di trasporto

Flussi

Valutazione effetti



59








(tempi, costi)


MODELLO DI DOMANDA

MATRICI O/D


MODELLO DI OFFERTA

Reti di trasporto

Flussi

Valutazione effetti


I Sistemi di Trasporto

60



61








(tempi, costi)


MODELLO DI DOMANDA

MATRICI O/D


MODELLO DI OFFERTA

Reti di trasporto

Flussi

Valutazione effetti


I sistemi di trasportoUn sistema di trasporto può essere definito come quell’insieme dicomponenti e di loro interazioni che determinano la domanda dispostamenti fra punti diversi del territorio e l’offerta di servizi ditrasporto per il soddisfacimento di tale domanda

Sistema di analisi: insieme degli elementi ritenuti rilevanti per ilproblema in esame con le loro relazioniAmbiente esterno: se ne tiene conto unicamente attraverso le suerelazioni con il sistema di analisi

Il sottosistema di progetto dipende dal problema che si intenderisolvereIl sistema di trasporto di una certa area può essere visto come unsotto-sistema del più ampio sistema territoriale, con il qualeinteragisce 62


Identificazione del sistema di trasporto di analisi

Definizione dell’ambito territoriale, delle componenti e dellereciproche relazioni che compongono il sistema complessivo del qualesi intende analizzare e simulare il funzionamento

Fasi PrincipaliDelimitazione spaziale del sistema di studio e del livello didisaggregazione di riferimento

1. Delimitazione dell’area di studio;2. Suddivisione dell’area in zone di traffico (zonizzazione)

Identificazione del sistema di offerta e di domanda

1. Selezione (estrazione) delle infrastrutture e/o dei servizi di trasportorilevanti per il problema in esame (rete di base);

2. Definizione delle componenti della domanda di mobilità rilevanti.

63


Delimitazione dell’ area di studio Definizione dell’area geografica all’ interno della quale si trova ilsistema di trasporto sul quale si intende intervenire (sistema diprogetto) e nella quale si ritiene si esauriscano la maggior partedegli effetti degli interventi progettati.

CORDONE: confine dell’area di studio

AMBIENTE ESTERNO: ciò che si trova al di fuori dell’idealecordone che racchiude l’area di studio. Dell’ambiente esternointeressano esclusivamente le interconnessioni con il sistema diprogetto.

64

ambiente esterno

area di studio

cordone


ZonizzazioneIpotesi di discretizzazione dello spazio (zonizzazione)

Il territorio fisico sul quale si espletano la domanda e l’offerta ditrasporto si assume suddiviso in unità discrete (zone di traffico) allequali sono riferite tutte le grandezze relative a quella porzione diterritorio. Si assume inoltre che i punti di partenza ed arrivo di tutti glispostamenti che interessano una zona siano concentrati in un unicopunto fittizio detto centroide di zona.

65


Zonizzazione

ZONA DI TRAFFICO: porzione di territorio con caratteristicheomogenee rispetto alle attività, all’ accessibilità, alle infrastrutture edai servizi di trasporto.

CENTROIDE: punto del territorio rappresentativo del baricentrodelle masse degli spostamenti di origine e destinazione di una zona ditraffico:

Centroidi interni

Centroidi di cordone

Centroidi esterni

66

1

2

3

4

5

6

7

area di studio

Cordone

Centroidiesterni

9

810

Centroidi interni


Criteri per la zonizzazioneLa zonizzazione è strettamente collegata alla fase successiva diestrazione degli elementi di offerta rilevanti

Le zone di traffico sono spesso ottenute come aggregazioni di unitàterritoriali amministrative per disporre di dati socio-ecomomici delsistema di attività

I separatori fisici del territorio vengono di solito utilizzati come confinidi zona perché implicano diverse condizioni di accessibilità.

I confini delle zone tendono ad aggregare porzioni di territorio“omogenee” sotto i profilo territoriale socioeconomico e trasportistico

È adottabile un diverso dettaglio di zonizzazione per diverse partidell’area di studio in funzione della diversa precisione con cui si vuolesimulare una parte del sistema. 67


Esempio di zonizzazione

68

ambiente esterno

area di studio

cordone


Esempio di zonizzazioneZonizzazione dell’Europa

NUTSunità territoriali per la statistica

69


Esempio di zonizzazioneLa zonizzazione del modello della regione Campania (SMR)

70


Esempio di zonizzazioneLa zonizzazione del modello di Napoli

71


Estrazione delle infrastrutture e dei servizi rilevanti (rete di base)

Le infrastrutture e/o i servizi di trasporto che svolgono una funzionerilevante di collegamento fra le diverse zone in cui si è suddivisal’area di studio e fra queste e le zone esterne (rete di base).Di solito si rappresenta graficamente evidenziando le infrastrutturesulle quali avvengono i servizi di trasporto estratti e le principalicaratteristiche funzionali necessarie per costruire il modellomatematico dell’offerta di trasporto.

La rete di base dipende:dalle finalità per le quali si costruisce il modellodalla zonizzazionedai modi di trasporto considerati:

sistema mono-modale,sistema multi-modale

72


Rete di baseCriteri

Sistemi Stradalisi evidenzieranno i tronchi principali sui quali si ipotizza sirealizzano la maggior parte degli spostamenti tra le zone di trafficoconsiderate.

Sistemi di Trasporto Collettivole infrastrutture (ferrovie, strade) sulle quali si svolgono i servizi ditrasporto in esame

73


Esempio della rete di base per una porzione di area urbana

74


Esempio della rete di base ferroviaria

75



76








(tempi, costi)


MODELLO DI DOMANDA

MATRICI O/D


MODELLO DI OFFERTA

Reti di trasporto

Flussi

Valutazione effetti


• Spostamento è l’atto di recarsi da un luogo (origine) ad un altro(destinazione), anche usando più mezzi o modi di trasporto, persvolgervi una o più attività.

• Domanda di trasporto: l’aggregazione dei singoli spostamentiche hanno luogo nell’area di studio e nel periodo di riferimento.

• Flusso di domanda di trasporto: il numero di utenti condeterminate caratteristiche che “consuma” il servizio offerto daun sistema di trasporto in un periodo di tempo prefissato ovverocome un flusso di spostamenti.

77

La domanda di mobilità


La domanda di mobilità si caratterizza essenzialmente in basea:

– elementi spaziali (matrici OD)

– elementi temporali

– modo di trasporto

– motivo dello spostamento

– caratteristiche degli utenti

78

Caratteristiche della domanda di mobilità


Le matrici Origine-Destinazione

79

Matrici Origine-Destinazione (O-D) sono matrici che hanno unnumero di righe e di colonne pari al numero di zone, il cui genericoelemento dod fornisce il numero degli spostamenti che hanno originenella zona “o” e destinazione nella zona “d” nel periodo diriferimento considerato (flusso O-D).

O/D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101 • spostamenti di2 • scambio3 • interno-esterno4 •5 •6 •7 •8 spostamenti di scambio spostamenti di9 esterno-interno attraversamento10

• = spostamenti intrazonali

Gli elementi di una matriceO-D possono essere classificatiin relazione al tipo di zona diorigine e destinazione:

–Spostamenti interni–Spostamenti di scambio–Spostamenti di

attraversamento

(1/3)


Le matrici Origine-Destinazione• Spostamenti interni: l’origine e la destinazione sono zone interne

all’area di studio.

• Spostamenti di scambio: l’origine e la destinazione sono una all’interno e l’altra all’esterno dell’area di studio.

• Spostamenti di attraversamento: l’origine e la destinazione sono entrambe esterne, ma impegnano l’area di studio

80

1

2

3

4

5

6

7

area di studio

Cordone

Centroidiesterni

9

8

10

(2/3)

O/D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101 • spostamenti di

2

• scambio3 • interno-esterno4 •5 •6 •7 •8 spostamenti di scambio spostamenti di9 esterno-interno attraversamento10

• = spostamenti intrazonali


Le matrici Origine-DestinazioneAggregazioni degli elementi della matrice O-D• Flusso “emesso” o “generato” della zona o• Flusso “attratto” dalla zona d• Numero totale di spostamenti

81

O/D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101 •2 •3 •4 •5 •6 •7 •8910

∑=d od.o dd

∑=o odd d.d ∑ ∑=

o d odd ..d

(3/3)


Caratterizzazione temporale della domanda di mobilità

Periodo di riferimento: l’ampiezza necessaria per analizzare esimulare la domanda dipende, ancora una volta, dallo scopodell’analisi. Ad esempio:– nella progettazione di un una intersezione semaforizzata: ora di

punta o sue frazioni– nella valutazione economica e finanziaria di un intervento sul

sistema di trasporto: vita tecnica dell’intervento.

Ipotesi di base: la domanda di trasporto è costante per periodi ditempo sufficientemente ampi da consentire al sistema diraggiungere un regime stazionario, durante il quale le caratteristicherilevanti, quali i flussi di traffico, e le condizioni di funzionamentodel sistema di offerta siano costanti, almeno in valore medio, edindipendenti dal particolare istante in cui vengono misurati.

82


Caratterizzazione temporale della domanda di mobilità

83

050

100150200250300350400

6.00

7.00

8.00

9.00

10.0

011

. 00

12. 0

013

.00

14.0

015

.00

16.0

017

.00

18. 0

019

.00

20.0

021

.00

22.0

023

.00

24. 0

0

FASCIA ORARIA

FLUS

SO T

OTA

LE D

I SPO

STAM

ENTI

NE

L C

AMPI

ONE

(sp

ost/h

)


Esempi di caratterizzazione temporale della domanda

La dinamica temporale della domanda può essere studiata su tre orizzonti temporali:

a) variazioni di lungo periodo o trend: sono le variazioni dilivello globale e/o di struttura che si evidenziano totalizzandola domanda su un numero consistente di periodi di riferimento.

84

TRAFFICO MERCI

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

1970

1972

1974

1976

1978

1980

1982

1984

1986

ANNO

tonn

km

STRA DE CONDOTTE

NA V IGA ZIONE INTERNA FERROV IE

TRAFFICO PASSEGGERI

100

110

120

130

140

150

160

170

180

1970

1972

1974

1976

1978

1980

1982

1984

1986

ANNO

paxk

m

A UTO PRIV A TA A UTOBUS FERROV IA


Esempi di caratterizzazione temporale della domanda

b) variazioni intraperiodali; sono variazioni della domanda che si ripetono ciclicamente su un certo numero di intervalli di riferimento (periodo del ciclo) (dinamica intraperiodale).

85

SPOSTAMENTI DI ANDATA

0%

2%

4%

6%

8%

10%

12%

6.00

7.0 0

8.0 0

9 .0 0

1 0.0

0

1 1.0

0

1 2. 0

0

13. 0

0

1 4.0

0

1 5.0

0

1 6. 0

0

17. 0

0

1 8.0

0

1 9.0

0

2 0.0

0

2 1. 0

0

22. 0

0

2 3.0

0

2 4.0

0

FASCIA ORARIA

PER

CEN

TUAL

E SU

L TO

TALE

DEG

LI

SPO

STAM

ENTI

GIO

RN

ALIE

RI P

ER

MO

TIVO

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

FLUS

SO T

OTA

LE D

I SP

OST

AMEN

TI

NEL

CAM

PIO

NE (

spos

t/h)

C-L C-S C-AM TOTALE

SPOSTAMENTI DI RITORNO

0%

1%

2%

3%

4%

5%

6%

7%

8%

9%

10%

6.00

7.0 0

8.0 0

9 .0 0

1 0.0

0

1 1.0

0

1 2. 0

0

1 3. 0

0

1 4.0

0

1 5.0

0

1 6. 0

0

1 7.0

0

1 8.0

0

1 9. 0

0

2 0.0

0

2 1.0

0

22. 0

0

2 3.0

0

2 4.0

0

FASCIA ORARIA

PER

CEN

TUAL

E SU

L TO

TALE

DEG

LI

SPO

STAM

ENTI

GIO

RN

ALIE

RI P

ER

MO

TIVO

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

FLU

SSO

TO

TALE

DI S

POST

AMEN

TI

NEL

CAM

PIO

NE

(spo

st/h

)

L-C S-C AM-C TOTALE

c) variazione interperiodali; sono le variazioni della domandafra intervalli di riferimento di identiche caratteristiche(dinamica interperiodale).


Altri elementi di caratterizzazione della domanda di mobilità

• modo di trasportoAuto; Bus; Metropolitana; Treno; Piedi; …

• motivo dello spostamentoCasa-Lavoro; Casa-Studio; Svago; …

• caratteristiche degli utentiPossesso patente; n. di auto in famiglia; orario desiderato dipartenza e/o arrivo; ...

86

Ottobre 2011 Introduzione al Corso Sistemi di trasporto · Introduzione al Corso Sistemi di...

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