ESERCITAZIONE N 1 VALUTAZIONE DEL LIVELLO DI SERVIZIO DI UN AUTOSTRADA EXTRAURBANA

Transcript

1 ESERCITAZIONE N 1 VALUTAZIONE DEL LIVELLO DI SERVIZIO DI UN AUTOSTRADA EXTRAURBANA 1. Inoduzione Il livello di sevizio, indicao comunemene con la sigla L.O.S. (dall inglese Level of Sevice), fonisce una indicazione sulla qualià della cicolazione dei veicoli sul onco di una caeggiaa sadale. E evidene che il livello di sevizio di una sada è appesenaivo della qualià del deflusso veicolae, del comfo di macia degli ueni e della possibilià che essi hanno di aggiungee e manenee velocià di macia più o meno possime a quelle di pogeo della sada sessa. Pe cui il livello di sevizio può ienesi oimale quando il flusso è scaso e la libeà di manova, il disanziameno e la densià sono ali da gaanie l assenza di inefeenza e condizionameno fa i veicoli che pecoono il ao di sada in esame. All aumenae del flusso, quindi, si insauano delle condizioni di macia ali da geneae un condizionameno ecipoco a i veicoli, con conseguene decemeno della velocià. La vaiabilià della velocià di macia degli ueni con l enià del flusso veicolae può essee appesenaa gaficamene mediane un abaco in cui sull asse delle ascisse sono indicae le poae (veic/h) e sull asse delle odinae le velocià. L abaco è fao da una seie di cuve, ognuna delle quali è caaeizzaa da un valoe diveso dell inecea che appesena la cosiddea velocià a flusso libeo. Queso valoe è indicaivo della velocià che il singolo uene può manenee sul onco sadale in esame in condizioni oimali, cioè quando il flusso veicolae isula pessoché nullo e le condizioni di macia sono ali da non povocae il condizionameno a i veicoli. Pe cui la velocià a flusso libeo può essee valuaa come la velocià di pogeo del onco sadale. La cuva pesena un ao iniziale cosane; ciò è significaivo del fao che fino ad un ceo valoe di poaa, indicao con Q*, la velocià che l uenza iesce a manenee è popio quella a flusso libeo. L espessione analiica pe il calcolo di Q* è la seguene: Q* = VFL (1) Da queso puno in poi comincia a veificasi un decemeno della velocià che aggiunge il valoe minimo nel puno in cui la poaa veicolae eguaglia la capacià del onco sadale. L espessione analiica alla quale si fa ifeimeno pe il calcolo della capacià è la seguene: C = VFL (2) Il diagamma così fao può essee scomposo in una seie di egioni, ognuna caaeizzaa da un ange di velocià e di poaa ed indicaiva del livello di sevizio.

2 I livelli di sevizio sono cinque e vengono individuai mediane le leee A, B, C, D, E, F. Il livello di sevizio A individua le condizioni di deflusso libeo; è, quindi, il livello oimale. Vicevesa il livello peggioe, F, è appesenaivo di un deflusso caaeizzao da una eccessiva densià veicolae e da una macia del ipo sop and go. Di seguio si ipoa una figua in cui è possibile pendee visione dell abaco V-Q. Nel manuale HCM 2000 il livello di sevizio di un onco auosadale viene valuao in funzione della densià veicolae. Pe cui, noa la densià si individua il L.O.S. aaveso apposie abelle. Dal puno di visa analiico, pe calcolae la densià, occoe fa ifeimeno alla elazione fondamenale del affico che lega le e gandezze fondamenali Q,V,D: Q = V D (3) La pima gandezza da deeminae è la velocià a flusso libeo, indicaa con la sigla VFL; essa dipende, peò, da alcuni faoi e può essee calcolaa facendo icoso ad un valoe paicolae di velocià a flusso libeo, ovveo quella che può essee aggiuna in condizioni ideali di geomeia e di eeno (BVFL). Pe un auosada, ad esempio, le condizioni ideali sono le segueni: laghezza cosia=3,5m; laghezza banchina=1,8m; eeno pianeggiane e assenza di svincoli o immissioni nel ao sadale in esame.

3 La elazione alla quale si fa ifeimeno è la seguene: VFL = BVFL (4) c b s n I emini f sono dei coefficieni che decemenano il valoe oimale della velocià e che engono cono di quano le condizioni eali siano disani da quelle ideali. In paicolae: f c iene cono della laghezza della cosia di macia; f b iene cono della laghezza della banchina; f s iene cono della pesenza di svincoli nel ao sadale; f n iene cono del numeo di cosie a disposizione pe ogni senso di macia. Quesi coefficieni vengono ipoai sul manuale HCM in foma abellae in funzione dei valoi eali assuni dalle gandezze alle quali fanno ifeimeno. Il secondo valoe da deeminae è quello della poaa; la poaa può essee calcolaa mediane la seguene elazione analiica: VHP Q = N FHP FHV fa (5) in cui: VHP è il volume oaio di pogeo che può essee desuno da indagini di misua o da dai soici di cui si dispone; N è il numeo di cosie pe senso di macia; FHP è il faoe dell oa di puna, cioè il appoo a il flusso oaio eale e quello eoico che si avebbe se nell inea oa ansiasse un flusso pai a quello isconao nei cinque minui più caichi appoai all oa. FHV è un faoe che iene cono della pesenza di veicoli pesani e/o uisici, e può essee valuao mediane la seguene elazione: 1 FHV = 1+ p (E 1) + p (E 1) (6) in cui p e p appesenano, ispeivamene, le pecenuali di veicoli pesani e uisici, mene E ed E sono valoi abellai nel manuale HCM in funzione del ipo di eeno (pianeggiane, ondulao, monuoso). fa è un faoe che assume due valoi : fa=1 se gli ueni che pecoono il onco sadale sono abiuali; fa=0,9 se gli ueni non sono abiuali.

4 Noa la poaa e il valoe della VFL è possibile, aaveso l abaco descio pecedeneemene, isalie alla velocià acciando la veicale passane pe il valoe ovao di Q. Se ale veicale icade nel ao iniziale della cuva (cosane), la velocià è popio quella a flusso libeo, alimeni bisogneebbe leggee il valoe di V sull asse delle odinae. In maniea più pecisa è possibile seguie una pocedua analiica pe valuae la velocià; essendo Q* il puno coincidene con il emine del ao cosane è possibile confonae la poaa calcolaa con Q* e possono pesenasi i segueni due casi: 1. Q < Q* V = VFL 2,6 1 Q + 15 VFL 3100 Q (7) VFL > Q* V = VFL ( 23 VFL 1800) In definiiva, noe la poaa e la velocià è possibile isalie alla densià veicolae dalla elazione fondamenale : Q Q = V D D = (8) V Aaveso il manuale si deemina,quindi, il livello di sevizio.

5 2. Poblema in esame e elaiva pocedua di isoluzione Deeminae il livello di sevizio di un auosada exaubana con due cosie pe diezione essendo noi i segueni dai : velocià a flusso libeo in condizioni ideali di sada : laghezza della singola cosia di macia: L c = 3,5m ; laghezza della banchina: L b = 1,2m ; fequenza degli svincoli a chilomeo : f = 0, 7 ; ipologia di eeno: pianeggiane; volume oaio di pogeo: VHP = 3300veic/ diezione; BFVL = 110km/h ; pecenuale di veicoli pesani ansiani sul onco sadale in esame: p = 10% ; pecenuale di veicoli uisici ansiani sul onco sadale in esame: p = 3% faoe dell oa di puna: FHP = 0,92 ; pesenza di ueni abiuali che pecoono il ao sadale in esame: fa = 1. Pe pima cosa si pocede al calcolo della velocià a flusso libeo mediane la (4): VFL = BVFL c b s n I coefficieni di cui sopa vengono icavai dalle abelle del manuale HCM ipoae in allegao, e assumono i segueni valoi: f c = 1,0

6 f b =1,9 f s = 5 f n = 7,3 Pe cui la velocià a flusso libeo è pai a : VFL = BVFL c b s n = ,9 5 7,3 = 94,8km / h Si pocede, quindi, al calcolo della poaa mediane la elazione (5): Q = VHP N FHP FHV fa E oppouno, uavia, deeminae pima i paamei incognii che in essa compaiono; in paicolae, infai, sono noi dai dai a disposizione il volume oaio di pogeo, il numeo di cosie

7 pe senso di macia, il faoe dell oa di puna e il ipo di ueni che pecoe il ao di sada in esame. Occoe, quindi, calcolae il faoe FHV dalla elazione (6) che è pai a: FHV = 1+ p (E 1 1) + p (E 1 = = 0,95 1) 1+ 0,1 (1,5 1) + 0,03 (1,2 1) in cui E ed E sono sai icavai dalla abella del manuale HCM ipoaa di seguio: Pe cui la poaa veicolae saà pai a: VHP 2300 Q = = = 1320veic / h N FHP FHV fa 2 0,92 0,95 1 Pe capie se la velocià del onco sadale icade nella zona cosane del diagamma Q-V è oppouno confonae il valoe della poaa calcolao con quello di Q* che si può icavae dalla (1): Q * = VFL = ,8 = 1678veic / h Poiché Q < Q* V = VFL = 94,8km / h A queso puno si vuole appesenae la cuva Q-V su un diagamma caesiano. Pe fae ciò basa sfuae la (7) che consene di calcolae, pe valoi di poaa maggioi di Q* le elaive velocià, fino alla capacià. 1 Q > Q* V = VFL 28 ( 23 VFL 1800) Q + 15 VFL 20 VFL ,6 Pe cui i dai in base ai quali si cosuisce la cuva sono i segueni:

8 Q V 0 94, , , , , , , , , , , , , , , , ,8 Q* , , , , , , , ,2 La capacià si valua aaveso la elazione (2) : C = VFL = ,8 = 2274veic / h Il gafico Q-V è il seguene: Vaiazione della velocià in funzione dei flussi 100 VFL V(Km/h) Q* 2000 C Q(veic/h)

9 Una vola acciao il gafico Q-V, si pocede al calcolo della densià dalla elazione fondamenale (8): Q Q = V D D = = 13,9veic / km V Dalla abella del manuale HCM si può isalie al livello di sevizio, che pe il caso in esame isula: L.O.S.= Livello C