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a.a. 2010-2011

corso diTrasporti Urbani e Metropolitani

SISTEMI SISTEMI DIDI TRASPORTO COLLETTIVOTRASPORTO COLLETTIVO

PrestazioniPrestazioni

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Pierluigi Coppola [email protected]

Sistemi di trasporto collettivo urbani e metropolitani

Sistemi di Trasporto

PRESTAZIONI

• Capacità (di linea e di stazione)

• pendenza massima e raggi di curvatura

• velocità, regolarità, sicurezza

2P. Coppola - Trasporti Urbani e Metropolitani

• Impatto ambientale

• Costi di investimento e di gestione

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Sistemi di Trasporto

Capacità teorica e capacità effettiva

Capacità della linea e di stazione

La capacità può essere espressa in passeggeri /ora o Convogli /ora. Il legame chec’è tra le due misure è il seguente:

Cap (pax/h) = n p Cap (conv/h)

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essendo n p la capienza del convoglio, ottenuta moltiplicando il numero di unità ditrazione, n, per la capienza della singola unità di trazione p, atteso che ilconvoglio può essere costituito da un insieme di n unità di trasporto (es.carrozze) raggruppate.

P. Coppola - Trasporti Urbani e Metropolitani

Sistemi di trasporto collettivo urbani e metropolitaniSistemi di Trasporto

Portata oraria teorica di un’infrastrutturaÈ il numero di convogli che possono transitare sull’infrastruttura in un i ll l di if i ( ' ) d i di i iintervallo temporale di riferimento (es. un'ora) sotto determinate condizioni:

dove:h = distanziamento temporale [sec] tra due unità di traffico successive in linea

[ ]conv./h 3600h

Q =


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È la massima portata oraria che può transitare sulla linea

Capacità teorica dell’infrastruttura

Si calcola rispetto al valore del distanziamento temporale minimo tra due convogli in linea:

[ ]convogli/h min

max h3600Q =

[ ]utenti/h pmax h

n3600Q =


dove n è il numero di unità di trazione (TU) e p la capienza di ciascuna

Il distanziamento temporale minimo può essere calcolato sulla tratta, hw e in stazione hs

minh


Rapporto rispetto al valore del distanziamento temporale minimo tra due TU i i i

Capacità teorica della linea

successive in stazione :

dove:hw = distanziamento temporale sulla trattah di t i t t l t d li i i i t i

[ ]convogli/h )h,h(Max

3600Qminmin sw

max =


hs = distanziamento temporale tra due convogli successivi in stazione (intervallo tra due partenze successive)

In molti casi hsmin > hw

min il distanziamento tra le stazioni determina la capacità di linea.

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Definizione:

Capacità effettiva della linea

La capacità effettiva, CapE, si ottiene moltiplicando la capacità teorica per duecoefficienti riduttivi (< 1):

il fattore di carico (σ), è il rapporto tra l’occupazione media dei veicoli pM el’occupazione massima teorica p; in fase di progettazione può essere imposto infunzione del comfort di viaggio (grado di occupazione massimo dei veicoli):

σ ∈[0,8 ÷ 0,95]


il fattore di utilizzazione (Γ), è il rapporto tra l’intertempo teorico ed ilvalore che può essere realmente rispettato per avere una elevata regolarità diesercizio.

Γ ∈ [0,7 ÷ 0,9]


Esempio 1 - Calcolo di capacità effettiva :

Capacità effettiva

hmin= 5 min = 300 sec

p = 150 pass./veic (Capienza dell’ unità di trasporto)

n = 5 veic (numero di UT a convoglio)

Γ = 0,8

σ= 0,9


CapE = σ Γ n p 3600/ hmin = 9,6 conv./h = 6.480 pass./h

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Rapporto tra distanziamento spaziale minimo tra due TU e velocità media di i

Calcolo del distanziamento minimo teorico sulla tratta

transito:

Il distanziamento spaziale minimo è somma della minima distanza di separazione e sicurezza dg

min tra le due TU e della lunghezza media della TU; quest'ultima, a sua volta, può essere espressa come prodotto della lunghezza ll di una vettura per il numero n di vetture componenti il convoglio:

vd

h min

min

ww =


il numero n di vetture componenti il convoglio:

vl nd

h 1gw

min

min

+=

( ) [ ]utenti/h l d p n

1gminn

v3600Qmax +=


La distanza dgmin rappresenta la separazione minima di sicurezza tra due convogli

i i T l di i l l i d h ll’i i di i i

Capacità teorica della tratta

successivi. Tale distanza viene calcolata imponendo che, nell’ipotesi di improvviso arresto di un veicolo (1), il veicolo che lo segue (2) possa arrestarsi senza collisione.

dg min = s2 - sf1= s0 > 0

sf1 = spazio percorso in frenatura dal veicolo che precede (v12/(2a1))

s2 = distanza necessaria per l'arresto del veicolo che segueso = spazio precauzionale per eventuali variazioni nelle condizioni di frenatura


so spazio precauzionale per eventuali variazioni nelle condizioni di frenatura

Inoltre: s2 = sr +sf2

sr = spazio percorso, nel tempo di reazione tr, a velocità di regime (sr = v2*tr)sf2 = spazio di frenatura del veicolo che segue (v2

2/(2a2))

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Capacità teorica della tratta

In definitiva:

Ponendo v1 = v2 = v:

[ ]m a2

vsa2vvtd

1

21

02

22

2rgmin−++=

vaatd2

21 ∗−

+


da cui si ricavano in forma esplicita hwmin e Qmax

2aatvd

2 1

21rgmin

∗+=


Capacità di stazione

Per una stazione on-line (una stazione in cui la sosta di un convoglio impedisce il transito del convoglio successivo, es. metropolitana), la capacità di stazione è condizionata da fattori legati al sistema di circolazione e di segnalamento(sicurezza).

Distanziamento temporale minimo:

hs min = ti + tu + ts


ti = tempo di ingresso in stazione

tu = tempo di uscita dalla stazione

ts = tempo necessario per la sosta di servizio agli utenti

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Tempo di sosta (ts)


Dipende dal tipo di servizio, dal tipo di banchine e da altri fattori; è pari a:• 5 ÷ 60 secondi per servizi bus• 7 ÷ 30 secondi per servizi di metropolitana



Tempo di uscita dalla stazione


Ponendo lo spazio di avviamento pari alla lunghezza del convoglio (nl):

Tempo di ingresso in stazionePonendo lo spazio percorso con una fase di accelerazione per una lunghezza pari alla metà della banchina (L/2) ed una di frenatura immediatamente successiva (diagramma di marcia triangolare) per una lunghezza pari all’altra metà della banchina (L/2), si ottiene :

al n t ottiene si l t 1

u 1

2 2n2

as ===


|a|L t ottiene si t i

2 22La

21s ===

assumendo l’accelerazione pari alla decelerazione, entrambe uguali ad | a |

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VELOCITÀvelocità di esercizio ( o a regime) è la velocità alla quale marciano i veicoli

in linea in condizioni ordinarie dipende dalla tecnologia del veicoloin linea in condizioni ordinarie, dipende dalla tecnologia del veicolo

velocità in capacità è la velocità alla quale marciano i veicoli in linea incondizioni prossime alla saturazione del sistema, dipende dalla tipologia disede: sedi promiscue hanno una maggiore caduta di velocità rispetto a sediprotette e completamente protette

velocità commerciale è data dal rapporto tra veicKm e veich; fornisce una


ppmisura delle percorrenze effettive in relazione al tempo di impiego dei mezzie del personale


REGOLARITÀ, PUNTUALITÀ e AFFIDABILITÀ

regolarità (in sistemi ad alta frequenza) misura la capacità del sistema dig ( q ) pmantenere l’intertempo uniforme e prossimo all’intertempo programmato

puntualità (in sistemi a bassa frequenza) misura la capacità del sistema dirispettare le tabelle orarie programmate

affidabilità è legata alla capacità del sistema di garantire lo svolgimento delservizio programmato; sistemi a bassa affidabilità sono sistemi che spessonon effettuano le corse programmate a causa di guasti dei veicoli e della


non effettuano le corse programmate a causa di guasti, dei veicoli e dellasede, blocchi della circolazione, etc.; dipende dalla vetustà del parcoveicolare , della sede, e dal sistema di comunicazione sede-veicolo oltre cheda fattori esterni (indipendenti dal sistema)

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Sintesi prestazioni tecnico-funzionali



Sintesi prestazioni di esercizio


10

120

7001800

RB - Autobus ordinario SRB - Autobus veloce LRT - Metropolitana leggera

RB - 1(10)

Autovetture in autostrada (40)

Autovetture in strade urbane (20)

Parametri tecnico-operativi per classi di sistemi di trasporto

40

60

80

100

120p gg

RRT - Treni rapidi RGR - Treni regionali

SRB - (18)

RB - 2 (12)

LRT - 2 (25) RRT - 1(38) RRT - 2 (34)

RGR (48)

LRT - 1 (23)TRAM - (11)

*In parentesi: velocità (km/h) critica in corrispondenza della capacità

Freq

. Max

(UT/

h)

Capacità di linea

Capacità di una unità di transito (posti/UT)0

20

200 400 600 800 20001000

RGR (48)Capacità di lineaRange di valori comuni


60

70

90

/h)


20

30

40

50

60

Capacità produttiva

RGR

RRT - 1

RRT - 2

LRT - 2

SRB LRT - 1

Vel

ocità

ope

rativ

a (k

m/

Aut

o/ur

bA

utos

trada

0

10

10 20 30 40

RB - 2TRAM

RB -1

Capacità di linea - (posti/h) x 10 3


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Sistemi di trasporto collettivo urbani e metropolitaniIMPATTO AMBIENTALE

emissioni di inquinanti atmosferici

inquinamento acustico

intrusione visiva


Per l’analisi e le tecniche di quantificazione di questi impatti si rimanda ai corsi di “Trasporti e Territorio”e “Trasporti e Ambiente”

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Costo delle infrastrutture stradali e ferroviarie

• caratteristiche plano-altimetriche del tracciato

Costi di investimento

• tipo di piattaforma

• opere d’arte necessarie (ponti, viadotti, gallerie, ecc.).

• impianti (segnalamento, comunicazione, alimentazione, illuminazione, ecc.)

Una valutazione preliminare può essere effettuata considerando i km di infrastruttura con determinate caratteristiche (in viadotto, in galleria, in trincea, in rilevato, ecc.); ad ogni tipologia può essere attribuito, per analogia con i costi


) g p g p p gsostenuti in progetti precedenti, un costo a km (Euro/km). Tra i costi non devono essere dimenticati gli eventuali espropri.Occorre inoltre considerare i Costo di acquisto del materiale rotabile, che si rilevano dai listini delle case produttrici.


Funzioni di gestione e relative attività fondamentali delle aziende di TP

Costi di gestione del servizio

FUNZIONI ATTIVITA'

Produzione del servizio

- Trazione veicoli - Turnazione equipaggi- Turnazione veicoli- Adattamento turni- Erogazione del servizio

Manutenzione

- Manutenzione rotabilioordinariaostraordinaria

- Archivio veicoli

FUNZIONI ATTIVITA'

Contabilità e Finanza

- Contabilità generale- Contabilità industriale- Budgeting- Gestione paghe e stipendi- Definizione fabbisogno finanziario- Approvvigionamento finanziario

Gestione del Personale

- Bando concorsi- Selezione- Formazione e addestramento- Sviluppo carriere e schede di valutazione

Utilizzo inidonei


Approvvigionamento egestione magazzini

- Acquisti di materiali e ricambi- Acquisto di autobus- Programmazione e controllo scorte- Contabilità di magazzino- Accettazione materiali e collaudi

- Utilizzo inidonei

Marketing

- Analisi ambiente e previsione domanda- Scelta dei livelli quantitativi di offerta- Promozione e pubblicità del servizio- Bigliettazione /distribuzione titoli viaggio- Definizione tariffe- Controllo qualitativo/quantitativo utenza

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I costi annuali di gestione CAG possono essere valutati in maniera analitica:

CAG = Cp + Ct + Cq + Ca + Cm + Cg

Costi di Gestione


dove:Cp = costo del personale aziendaleCt = costo per la trazioneCq = quote di ammortamento capitaleCa = costo per assicurazioni e tasse di circolazioneCm = costo per la manutenzioneCg = spese generali


Costo del personale aziendaleE’ dato da:

Cp = ∑ cp(y) PyAz

dove:( ) t ib i di t tt l di dd tt di t i


cp(y) = retribuzione media contrattuale di un addetto di categoria yPy

Az = numero di addetti della categoria y

Il numero di addetti è valutabile come:• personale di guida, valutabile pari a 2,5-3,5 addetti per veicolo per anno• altro personale di movimento, pari al 20-30% del personale di guida• personale amministrativo, pari al 10-15% del personale di guida• personale ausiliario, pari ad 1 addetto ogni dieci veicoli del parco,


p , p g p ,comprensivo dei veicoli di scorta (15-20% dei veicoli in esercizio)

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Costo per la trazioneE’ dato da:

Ct = Ccar + Club + Cpnedove:C t d l b tCcar = costo del carburanteClub = costo dei lubrificantiCpne = costo dei pneumatici

Ognuno di questi costi Cx è dato da:Cx = cx⋅(qx⋅PA)

con:PA = percorrenza annua del veicolo (km)


p ( )cx costo unitario materiale (Euro/x)qx consumo unitario (x/km)

Costo per la manutenzioneE’ dato da:

Cm = cm PA

con:


con:cm = costo per km della manutenzione (dipende dai programmi di

manutenzione di ogni singolo veicolo)

In prima approssimazione :

• Costi di manutenzione delle infrastrutture sono valutabili pari al 5 % del costo di realizzazione dell’opera ogni 5 anni e, per i depositi e magazzini, in aggiunta il costo di un custode


• Costi di manutenzione ordinaria sono valutabili pari a circa l’1 % all’anno del costo di acquisto;

• Costi di manutenzione straordinaria sono valutabili pari a circa il 10 % del costo di acquisto ogni 5 anni

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Quote di ammortamento

I costi attribuibili alle quote di ammortamento sono espresse come somma ditre aliquote:


Av = ammortamento veicoliAu = ammortamento ufficiAd = ammortamento depositi

Ogni quota di ammortamento è calcolata in funzione della vita utile deiveicoli o del periodo di ammortamento degli edifici.


Costo per assicurazioni e tasse di circolazione

Derivano direttamente dalle tariffe vigenti

Spese generali (valore pari al 10-20% del totale dei costi precedenti)


Spese generali (valore pari al 10-20% del totale dei costi precedenti)• Comprendono le spese per:• forniture elettriche• Acqua• Telefono• Pulizie• riscaldamento e climatizzazione• Cancelleria


• spese legali• interessi passivi

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Stima parametrica dei costi di Gestione

I costi di gestione per via parametrica possono essere stimati attraverso il calcolo dei veic-Km e dei Veic-ora all’anno, dati da:calcolo dei veic Km e dei Veic ora all anno, dati da:

∑⋅⋅l

llag LKK=VeicKM ϕ ∑⋅⋅l

llag gTKK=ora-Veic ϕ

dove:

ϕl= frequenza (o portata) oraria della linea l;

Ll = lunghezza della linea l in Km


Ll lunghezza della linea l in Km

Tgl = Tempo di giro della linea l in ore

Kg= coefficiente di riporto dell’ora di punta al giorno [9-12]

Ka= coefficiente di riporto dal giorno all’anno [280-320]


Esempi di parametri per la stima dei costi di investimento edi gestione


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Costi di investimento per classi di sistemi di trasporto


Costi di gestione per classi di sistemi di trasporto


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