Riorganizzazione del modello di esercizio ferroviario regionale sulle linee dei Castelli Romani

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Università degli studi “Roma Tre” Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria delle Infrastrutture Viarie e dei Trasporti Tesi di Laurea Riorganizzazione del modello di esercizio ferroviario regionale sulle linee dei Castelli Romani Relatore Laureando Correlatore Prof. Ing. Marco Petrelli Prof. Ing. Stefano Carrese Cosentino Matteo

Transcript of Riorganizzazione del modello di esercizio ferroviario regionale sulle linee dei Castelli Romani

Università degli studi “Roma Tre”Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria delle

Infrastrutture Viarie e dei Trasporti

Tesi di Laurea

Riorganizzazione del modello di esercizio ferroviario regionale sulle linee dei Castelli Romani

Relatore LaureandoCorrelatore

Prof. Ing. Marco Petrelli Prof. Ing. Stefano Carrese Cosentino Matteo

• infrastruttura / regime di esercizio e circolazione;• comportamento dell’utenza/domanda;• utilizzo di appositi strumenti di simulazione;• verifica di eventuali proposte di intervento;

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Inquadramento del problema

Trasporto ferroviario regionale ha un ruolo fondamentale sulle dinamiche di mobilità di aree fortemente urbanizzate

Obiettivo: realizzare un servizio efficiente ed efficace

Strategia: introduzione servizio frequente cadenzato e affidabile

Comporta: analisi del sistema nella sua interezza e complessità

Come conoscere il sistema?

Analisi dello stato attuale Relazioni domanda/offerta

Software per:• simulazione ferroviaria;• assegnazione della componente di domanda;

Gli interventi previsti sono risolutivi?

Analisi degli interventi programmatici

Individuazione delle problematiche e carenze del sistema

Obiettivo: capacità di risolvere i problemi attuali

Strategia: analizzare le proposte e verificare se siano realizzabili e compatibili con gli obiettivi fissati

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E se gli interventi non funzionano?

Proposta di intervento alternativa

Obiettivo: risolvere i problemi attuali con il minor costo

Dati di domanda

Dati di offerta

Vincoli

Strategia:

Tipo di servizio:NavettaDiretto

Determinazione del tempo di giro

(tramite simulazione)

Determinazione di:• frequenza;• intervallo di cadenzamento.

Costruzione dell’orario grafico

Sistemaapplicabile?

Diversificazione servizio:• “express”/”locale”;• numero di fermate;• tempi di sosta in fermata.

NO

Ridefinizionedel tempo di giro

(tramite simulazione)

SI

Simulazione confronto con lo stato attuale e verifica

degli obiettivi iniziali

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Strumenti di simulazione

OpenTrack Railway Tecnology:

• software di simulazione ferroviaria;

• riproduce il reale movimento dei treni utilizzandoun modello misto continuo – discreto;

marcia è definita tramite la soluzione dell’equazione differenziale del moto (continua) combinata con le informazioni sui segnati (discreta)

Processo simulazione: definire l’offerta ferroviaria sulla base delle caratteristiche infrastrutturali e di esercizio

Risultato processo simulazione: fornire dati macroscopici e microscopici

es. occupazione infrastruttura

es. acc. vel. singolo treno

ORARIO

CORSE

ITINERARI

PERCORSI

SEZIONI

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Struttura OpenTrack

Dati di input

Materiale rotabile

Orario programmato

Infrastruttura

Simulazione

Dati di outputOrario grafico

Diagrammi

Statistiche

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Strumenti di simulazione

Emme3:

• software di simulazione della mobilità, delle reti e dei servizi di trasporto;

• fornisce una serie di strumenti per:

Modellazione della domanda / modellazione della rete multimodale / analisi e

valutazione dei risultati

Obiettivo processo simulazione: rappresentare il comportamento degli utenti rispetto alla scelta modale e al percorso O/D

Simulazione: processo di assegnazione agli ipercamminicon domanda fissa nell’intervallo temporale scelto

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Struttura di Emme3

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Caso studio:le linee dei Castelli

• Infrastruttura realizzata nella seconda metà dell’800;

• Linee regionali FR4 e FR6:

•Assenza di modifiche infrastrutturali e di esercizio negli

ultimi 50 – 60 anni;

• condividono la tratta a doppio binario

fino a Ciampino;

• FR4 da Ciampino ha tre diramazioni:

Albano, Frascati, Velletri;

• FR6 Roma – Cassino (fino a Colonna

Galleria).

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Caratteristiche infrastrutturali

Stazione di progetto

Cassino

Roma Termini

FR4FR6

Punto di incrocio

CARATTERISTICHE INFRASTRUTTURA

Tratta Lunghezza [km] struttura di linea Regime di circolazione n° fermate Punti di incrocio

Roma T. - Ciampino 13 doppio binarioblocco elettrico

automatico + SMCT1 -

Ciampino - Albano 14 singolo binarioblocco elettrico

automatico + SMCT6 Marino

Ciampino - Frascati 10 singolo binario a spola 1* Villa Senni*

Ciampino - Velletri 28 singolo binarioblocco elettrico

automatico + SMCT8

Pavona, Cancelliera,

Lanuvio

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Servizio offerto

CARATTERISTICHE SERVIZIO

TrattaVelocità commerciale

[km/h]

Tempi di percorrenza [min] Frequenze [treno/h]

da Ciampino da Roma TerminiOra di punta

RomaOra di punta

CastelliOra di

morbida

Roma T. - Ciampino 73 - 14 12 7 7

Ciampino - Albano 24 38 52 2 1 1

Ciampino - Frascati 34 13 27 1 1 1

Ciampino - Velletri 37 44 58 3 1 1

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Dati di domanda

• Ora di punta della mattina (7.30 – 8.30);

• Trasporto pubblico (autolinee Cotral e ferrovia)

• Matrice O/D dati ISTAT 2001 aggiornati:

• Dai comuni area di studio ~ 11000 spost/ora con un mezzo di TP;

• Il 50% riguarda i comuni più vicini a Roma: Ciampino, Marino,

Albano e Frascati;

• dati demografici;

• reale utilizzo dei mezzi di trasporto.

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Raffinamento della zonizzazione

Obiettivo: rappresentare i territori divisi in frazioni o con più stazioni nel comune stesso

Problema: il singolo territorio comunale viene schematizzato in 1 zona di traffico

Strategia: disaggregare la domanda

• dati frequentazione stazioni;• indici demografici comunali.

Passando da 17 a 26 zone di traffico

Divisione in rapporto percentuale sulla base:

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Domanda disaggregata

DOMANDA DISAGGREGATA

Comune Spost. Tot [spost/ora] Frazioni Spos. Divisi [Spost/ora]

Albano 1345

Albano 632,15

Pavona 282,45

Villetta -

Cecchina 430,40

Marino 1066Marino 660,92

Santa Maria 405,08

Castel Gandolfo 232Castel Gandolfo 136,88

Pavona Laghetto 95,12

Ciampino 2242

Ciampino 1876,72

Acqua Acetosa 158,20

Sassone 30,22

Pantanella 74,30

Casabianca 102,55

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Simulazione

FASE I: Analisi stato attuale

• ricostruzione offerta tramite l’orario grafico e quadri M53 arrivi/partenze;

• complessivamente periodo di riferimento 79 corse;

64 treni Regionali , 10 treni Merci, 4 treni Espressi e 1 InterCity;

• materiale rotabile considerato sulle relazioni della FR4:

“Vivalto”

“Minuetto”

“Ale801/940”

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Criticità dello stato attuale

Tempi di percorrenza elevatiBasse velocità commerciali

Ampi margini di regolarità

RITARDO MEDIO DEL SISTEMA STATO ATTUALE [%]

Range valori [R] 0s

R < 0s 61,04

0s ≤ R ≤ 30s 36,36

30s < R ≤ 60s 2,60

60s < R ≤ 180s 0,00

180s < R ≤ 360s 0,00

R > 360s 0,00

Velletri

Albano

Frascati

Cassino

Basse frequenze

Raggiungimento della capacità

+60% anticipo

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Criticità dello stato attuale

0

5

10

15

20

25

30

Tem

pi d

i pe

rco

rre

nza

[m

in]

Confronto dei tempi di arrivo alle fermate

Ale801/940

Minuetto

Vincoli infrastrutturali e di esercizio

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A cosa porta?

Forte squilibrio modale

SPOSTAMENTI SISTEMATICI

Comune Trasporto Pubblico [%] Trasporto Privato [%]

Albano Laziale 27 73

Ciampino 29 71

Frascati 15 85

Marino 18 82

Velletri 44 56

> distanza Roma

< uso del mezzo privato

SPOSTAMENTI SISTEMATICI

Comune Trasporto Pubblico Trasporto Privato

Frosinone 83 17

Civitavecchia 72 28

Incentivo uso mezzo privato

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Quali gli scenari di intervento?

FASE II: Analisi degli interventi programmatici

• quadruplicamento della tratta Ciampino – Capannelle (circa 5km);

• interventi di miglioramento sulle singole linee;

• nuovo assetto della Stazione di Ciampino.

Molti punti conflitto

Collo di bottiglia Costo stimato 62mln di euro

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Struttura di offerta

SCHEMA OFFERTA:

Albano

Frascati

Velletri

Cassino

Colleferro

Frosinone

Caserta

1 Navetta+

1 Treno diretto

1 Treno/h

Dirottamento sulla Formia dei treni merci e a lunga percorrenza

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E’ realizzabile?• Impossibilità di realizzazione della struttura di cadenzameno proposta sulla tratta

Ciampino – Albano;

• ritardo nelle partenze di 7’ per i treni diretti a RMT e 12’ per le navette (considerando 5’come tempo necessario per l’inversione alla stazione di Albano);

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Come intervenire?

FASE III: proposta di intervento alternativo

• introduzione dei servizi “Express” e “Locali”;

• abolizione di alcune fermate;

• riduzione dei tempi di sosta in fermata;

T = tempo di sosta fermata;Vt = numero medio di viaggiatori del treno

di riferimento;tb = tempo di salita di un viaggiatore;C = numero di carrozze del treno;n = numero di porte per carrozza;Vs = numero di viaggiatori che possono salire

contemporaneamente da una porta.

• margini di regolarità pari all’8% del tempo di percorrenza

Normativa Fiche UIC 451-1

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Struttura di offerta

CARATTERISTICHE SERVIZIO

Tratta Tipologia di servizio Fermate abolite

Frequenze [treno/h]

Ora di punta Roma

Ora di punta Castelli

Ora di morbida

Albano - RMT 1 "Express" + 1 "Locale" Albano Villetta 2 2 2

Frascati - RMT 2 "Locale" - 2 2 2

Velletri - RMT 2 "Express" + 1 "Locale" S. Eurosia e S. Gennaro 3 3 3

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Analisi dei risultati

Tre classi di indicatori per l’analisi e il confronto:

• Alcuni indicatori non sono stati utilizzati nell’analisi degli interventi programmatici in

quanto il modello proposto sulla linea Ciampino – Albano non risulta applicabile;

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Analisi dei risultati

Confronto tempi di percorrenza

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Tem

po

di p

erc

orr

en

za [

min

]

stato attuale

Velletri RFI

Velletri "express"

Velletri "locale"

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Tem

po

di p

erc

orr

en

za [

min

]

stato attuale

Albano "express"

Albano "locale"

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Frascati Villa Senni Ciampino

Tem

po

di p

erc

orr

en

za [

min

]

stato attuale

Frascati RFI

Frascati scenarioprogetto

-33% Tempo di viaggio

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Analisi dei risultatiConfronto servizio offerto

frequenze costanti

egual numero di treni da/per Roma Termini

Frequenza ora di punta [treni/h] Numero di mezzi utilizzati [veic]

Linea Stato attuale Scenario RFIScenario progetto

Stato attuale Scenario RFIScenario progetto

frascati-roma 1 1 2 2 3 3

albano-roma 2 1 2 2 - 2

velletri-roma 3 1 3 3 5 5

TOT 6 3 7 7 8 10

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Analisi dei risultatiConfronto occupazione infrastruttura

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Stato attuale

Scenario RFI

Scenario di progetto

Capannelle - CiampinoCiampino - Capannelle

> capacità< numero di corse

< numero di corse in uscita da Roma

10% treni merci

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Analisi dei risultatiConfronto affidabilità del sistema

• valor medio dei ritardi accumulati dalle singole corse, ipotizzando differenti valori del ritardo iniziale: 0s, 60s, 180s, 360s;

-50

0

50

100

150

200

250

300

350

0 60 180 360

Rit

ard

o m

ed

io c

ors

e [

s]

Componente di ritardo iniziale [s]

Stato attuale

Scenario di progetto

-50

0

50

100

150

200

250

300

350

0 60 180 360

Rit

ard

o m

ed

io c

ors

e [

s]

Componente di ritardo iniziale [s]

Velletri

Cassino

Frascati

Albano

Sola linea di Velletri (scenario di progetto)

-17% Ritardo sulle linee

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Tutto ciò a cosa porta?

Confronto servizio “consumato”

Passeggeri [pax] Passeggeri∙km [pax∙km]

Linea Stato attuale Scenario RFIScenario progetto

Stato attuale Scenario RFIScenario progetto

frascati-roma 918 1589 1543 21967,1 31789,9 32081,6

albano-roma 1056 - 2217 26791,4 - 56473,9

velletri-roma 2046 2046 4004 61007,5 51403,6 111883,1

> frequenze

> velocità

> affidabilità

+50% di passeggeri sulle corse

Considerando il solo trasporto pubblico

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E per il gestore?Confronto utilizzo materiale e del personale

• tempo di marcia: dall’istante di inizio corsa fino all’istante di arrivo alla stazione di destinazione; • tempo di sosta: a partire dall’istante di arrivo alla stazione terminale fino all’istante di partenza della corsa successiva;• tempo di lavoro del personale: somma dei tempi di marcia e di sosta, il tempo di sosta è limitato superiormente a 30’;

Frascati SA Frascati SP

Corsa Attesa Corsa Attesa

[ore] 6.16.00 9.32.00 13.48.00 3.54.00

[%] 40 60 78 22

Albano SA Albano SP

Corsa Attesa Corsa Attesa

[ore] 9.49.00 9.35.00 18.56.00 5.04.00

[%] 51 49 79 21

Velletri SA Velletri SP

Corsa Attesa Corsa Attesa

[ore] 19.05.00 15.10.00 22.30.00 5.37.00

[%] 56 44 81 19

+25% corsa

-25÷30% sosta

+38% corsa -38% sosta

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In conclusione…

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Metodologia certa e replicabile

Metodologia certa e

replicabile

Dati certi

Tutte le variabili

Ottimizzando il

sistema

Software di simulazione

Analisi del sistema

Ipotesi di intervento

Obiettivo: risolvere le criticità di un sistema