Corso di Trasporti e Ambiente

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1 Corso di Trasporti e Ambiente ing. Antonio Comi Ottobre 2011 Introduzione al Corso Sistemi di trasporto Zonizzazione Matrici O/D

2 Orario delle lezioni Introduzione al corso di TA LUNEDÌ ore Aula B6 Nuovo Complesso Didattica VENERDÌ ore Aula B7 Nuovo Complesso Didattica Iscrizione al corso Registrazione su apposito modulo da effettuarsi entro la fine di ottobre 2011 (venerdì 28 ottobre 2011) Modalità d esame Iscrizione al corso Partecipazione obbligatoria alle valutazioni in itinere (prove scritte) prima prova fine novembre seconda prova fine gennaio Esame finale (prova orale) obbligatoria per chi non supera entrambe le valutazioni in itinere facoltativa, per gli altri 2

3 Introduzione al corso di TA Sito web ufficiale del corso Materiale didattico A.A. V.V. Territorio Economia Logistica e Trasporti Vol. Primo Ed. TexMat, Nuzzolo (a cura di) Politiche della Mobilità e Qualità delle Aree Urbane, Guida, Napoli, Dispense del corso * Lucidi delle lezioni * * Il materiale didattico potrà essere scaricato direttamente dal sito ufficiale del corso 3

4 Programma del corso Introduzione al corso di TA - 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 sui sistemi di trasporto - Analisi finanziaria - Analisi Benefici-Costi e Multicriterio - Gli elaborati tecnici ambientali nei processi di valutazione tecnicoamministrativa - Classificazione e caratteristiche prestazionali dei sistemi di trasporto 4

5 Introduzione al corso di TA La stima delle emissioni inquinanti da traffico ESEMPIO L impatto del trasporto stradale sulle emissioni di gas serra 5

6 Introduzione al corso di TA Introduzione Periodo le emissioni dovute ai trasporti di CO 2 : +30% + 1,8% Dati in migliaia di tonnellate (fonte CNT, 2007)

7 Introduzione al corso di TA Introduzione Periodo ,0% Dati in migliaia di tonnellate (fonte CNT, 2007)

8 Introduzione al corso di TA Introduzione Maggiore attenzione verso i cambiamenti climatici Impatti 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 CO 2 in eccesso)

9 Introduzione al corso di TA Introduzione Come si è mossa l Italia? CIPE, delibera 3/8/ Modifiche inerenti il programma triennale 1994/96: stabilizzazione delle emissioni inquinanti entro l anno 2000 Piano nazionale per la riduzione delle emissioni di gas responsabili dell effetto serra: (dicembre 2002): linee guida per determinazione di criteri e valutazione delle tendenze; riduzione di emissioni da imputare nel periodo al settore dei trasporti è di 7,5 MtCO 2 eq./anno, di cui 1,5 MtCO 2 eq./anno connessi alla promozione dell uso di autobus e veicoli privati con carburanti a minor densità di carbonio (Gpl, metano), 2,1 MtCO 2 eq./anno relativi allo sviluppo di sistemi di ottimizzazione e collettivizzazione del trasporto privato, 3,9 MtCO 2 eq./anno connessi allo sviluppo delle infrastrutture nazionali e incentivazione del trasporto combinato su rotaia e del cabotaggio, da monitorare sulla base dei dati forniti dal Ministero dei Trasporti.

10 Introduzione Motivazioni Introduzione al corso di TA Raggiungimento dell obiettivo di riduzione delle emissioni di gas serra 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 effettuate attraverso l elaborazione dei dati forniti dal Ministero dei Trasporti utilizzando una metodologia basata su analisi di trend delle serie storiche dei dati disponibili (APAT, 2007) analisi caratterizzate da forti approssimazioni nel caso di sensibili modifiche nella ripartizione modale degli spostamenti e/o nella scelta del percorso

11 Introduzione Obiettivi Introduzione al corso di TA Disporre di una procedura di previsione più corretta ed in linea con quanto viene fatto negli altri paesi (EEA, 2007) Effettuare una più precisa stima degli aspetti trasportistici del fenomeno e delle variabili trasportistiche di input ai modelli di emissione per il calcolo degli inquinanti generati dalla mobilità, attraverso l utilizzo di metodi e modelli quantitativi di simulazione del sistema dei trasporti Scenario di breve periodo (2012) Scenario di lungo periodo (2020)

12 Stato dell arte Introduzione al corso di TA Per la stima delle emissioni inquinanti è utilizzato il sistema di modelli CORINAIR implementato all interno del software COPERT 4 emissioni medie di alcuni inquinanti (s) per determinate categorie di veicoli (i) in funzione della velocità media di deflusso sull arco infrastrutturale l, v li

13 Stato dell arte Stima delle emissioni inquinanti COPERT 4 usato per calcolare le emissioni di CO, NO x, VOC, N 2 O, NH 3,SO 2,CO 2,CH 4, 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

14 COPERT 4 Stato dell arte Stima delle emissioni inquinanti EEA (European Environment Agency, 2007) - Methodology for the calculation of exhaust emissions - Emission Inventory Guidebook

15 Stato dell arte Introduzione al corso di TA 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, EEA (2007) Greenhouse gas emission trends and projections in Europe 2007, European Environment 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 emissions from road transport. European Environment Agency. Gkatzoflias, D. Kouridis, C., Ntziachristos, L. e Samaras, Z. (2007) Copert IV computer programme to calculate emissions from road transport. European Environment Agency. UNFCCC (1997) Protocollo di Kyoto, Conferenza COP3 della Convenzione quadro delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici. APAT (2007) Annuario dei dati ambientali 2007, Agenzia per la protezione dell ambiente e per i servizi tecnici, CIPE (1994) Modifiche inerenti il programma triennale 1994/96, Delibera 3 agosto 1994 CIPE (2002) Piano nazionale per la riduzione delle emissioni di gas responsabili dell effetto serra: , Delibera n. 123/2002, Roma. CIPE (2007) Aggiornamento della delibera CIPE n. 123/2002 recante revisione delle linee 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 con elementi informativi per l anno Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti, Roma, Italia.

16 Introduzione al corso di TA Indice Introduzione ed Obiettivi Stato dell Arte La metodologia Applicazione

17 Introduzione al corso di TA La metodologia utilizzata Parco veicolare Infrastrutture di trasporto Servizi di trasporto Sistema delle attività (assetto territoriale e socio-economico) 1. Scenario di Simulazione Modelli di Offerta di trasporto 2. Simulazione del Sistema Trasporti Attributi di Livello di Servizio Modelli di Domanda di trasporto Matrici O/D per modoservizio di trasporto Modelli di Interazione domanda/offerta Flussi e prestazioni di rete per modo-servizio Modelli di emissione 3. Stima emissioni inquinanti Emissioni Valutazione Valori di riferimento (target) 4. Valutazione ex-ante

18 La metodologia Scenario simulazione Introduzione al corso di TA Modelli di Offerta di trasporto 2. Attributi di Livello di Servizio Modelli di Domanda di trasporto Matrici O/D per modoservizio di trasporto Modelli di Interazione domanda/offerta Flussi e prestazioni di rete per modo-servizio 3. Modelli di emissione Emissioni Valutazione Valori di riferimento (target) 4.

19 La metodologia Simulazione del sistema dei Trasporti Introduzione al corso di TA

20 La metodologia utilizzata Stima emissioni & Valutazione Introduzione al corso di TA

21 La metodologia Stima emissioni & Valutazione E s m=ψ(α si, X i m, f i m) Introduzione al corso di TA E s m quantità totale del generico inquinante s emessa per il modoservizio m α si vettore dei parametri di emissione caratteristici del parco veicolare (ad es. categoria veicolare i), X i m vettore delle prestazioni dei veicoli di categoria i sulla rete del modo-servizio m (ad es. velocità di deflusso) f i m vettore dei flussi di arco

22 La metodologia Stima emissioni & Valutazione COPERT 4 E = E hot + E cold + E vap E hot : emissioni a caldo, prodotte durante il funzionamento del motore alla temperatura di esercizio E hot = n j * m j,k * e hot, i, j, k n j (veicoli): numero di veicoli della classe j-esima m j,k (km/veicolo): distanza media percorsa da ogni veicolo di categoria j su strada di classe k e hot,i,j,k (g/km): fattore emissione per l inquinante i, rilevato per la categoria di veicoli j, sulla strada di classe k. E cold : emissioni a freddo, prodotte nella fase di riscaldamento del motore E cold = β i,j * n j * m j * e hot, i, j * (e cold i, j / e hot, i, j -1) β j : frazione di km percorsi con il motore o il catalizzatore freddo e cold i, j /e hot, i, j : rapporto tra le emissioni a caldo e quelle a freddo per l inquinante i e per la categoria di veicoli j

23 La metodologia Stima emissioni & Valutazione E vap : emissioni evaporative costituite solo dai NMVOC E hot = 365 * n j * (e d * S c * S fi ) + R n j (veicoli): numero di veicoli della classe j-esima e d : fattore di emissione delle perdite diurne Sc: fattore di emissione a caldo e a freddo per i veicoli a benzina dotati di carburatore S fi : fattore di emissione a caldo e a freddo per i veicoli a benzina dotati d iniezione elettronica R: perdite durante il moto

24 Introduzione al corso di TA Indice Introduzione ed Obiettivi Stato dell Arte La metodologia Applicazione

25 Modello di offerta Grafo di rete Introduzione al corso di TA

26 Modello di offerta Funzioni di costo (passeggeri) Introduzione al corso di TA Autostrade tr l ( f ) l L l Ll L = + δ V V V o c l o f l Cap l γ L l : lunghezza dell arco l V o : velocità media a flusso nullo V c : velocità media con flusso pari alla capacità Cap l =N. corl Cap u :capacità dell arco, pari al prodotto del numero di corsie dell arco l, N c, per una capacità unitaria (per corsia), Cap u

27 Strade extraurbane Modello di offerta Funzioni di costo (passeggeri) tr l ( f ) l L l Ll L = + δ V V V o c l o f l Cap Introduzione al corso di TA con Vo (km/h) = 56,6 + 3,2 Lu + 4,5 Lo 2,4 P 9,6 T 5,4 D Lu: 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 ramo D : coefficiente di disturbo l γ Altre tipologie (es. Ro-Ro)

28 Modello di offerta Funzioni di costo (merci) Introduzione al corso di TA Autostrade T i =max(t a,t b )L i /3600 [h] con T i = tempo di percorrenza dell arco i L i = lunghezza dell arco i T a = 3600/[113(1 - δ(p 0,025) 4,2)] [sec/km] dove p = pendenza δ = 1 se p > 0,025; 0 altrimenti T b = 3600/V max + 662,4[p /(662,4V max ) + 0,0625]α [sec/km] dove V max = velocità massima su autostrada α = 1 se p > -3600/(662.4Vmax) ; 0 altrimenti

29 Modello di offerta Funzioni di costo (merci) Introduzione al corso di TA Strade extraurbane T i = L i,/v [h] con T i = tempo di percorrenza dell arco i L i = lunghezza dell arco i V = V max - 2/45B - 15/45(1000p) where [km/h] V max p = pendenza B = indice di tortuosità Altre tipologie (es. Ro-Ro)..

30 Modelli di domanda Struttura generale Matrice OD attuali Ipotesi di crescita macro-economica Introduzione al corso di TA Matrice OD future Modello di ripartizione modale Attributi Livello Servizio Matrice OD Future (modo-servizio)

31 Modelli di domanda Scelta modale passeggeri Introduzione al corso di TA Modello EMISSIONE Calcolo probabilità SPOSTAMENTO Attributi modello EMISSIONE LOGSUM-destinazi oni Calcolo LOGSUM-destinazioni Modello SCELTA DESTINAZIONE Calcolo probabilità SCELTA DESTINAZIONE LOGSUM-modale Attributi modello SCELTA DESTINAZIONE Calcolo LOGSUM-modale Modello SCELTA MODALE Calcolo probabilità SCELTA MODALE Attributi modello SCELTA MODALE Calcolo probabilità SPOSTAMENTO distinta per: - motivo - destinazione - me zzo

32 Modelli di domanda Scelta modale merci Introduzione al corso di TA Stima esogena dei coefficienti scambio Stima da modello dei coefficienti scambio ALS MERCI MRIO O/D merci regionali per MACROBRANCA (quantità trasportate) TMERRRB1 Fase di correzione O/D merci regionali settoriali (valore degli scambi) TMERB171 Aggregazione in MACROBRANCHE delle O/D merci regionali (valore degli scambi) O/D 5 M (q ( da d Stima del coefficiente di trasformazione degli scam bi interregionali in in qu antità trasportate tra le regioni per M O/D merci regionali corrette per MACROBRANCA (quantità trasportate) Calcolo delle m atrici O/D regionali relative ai modi nave e treno grandi clienti O/D merci regionali per M A per NAVE e TRENO G (in quantità) TMERREG1 Modello Provincializzazione Output O /D /D m erci provinciali per macrobranca (in quantità) TMERPPB1 Modello scelta m odale O/D merci provi (in unità di di carico TMERP

33 Modello di assegnazione Composizione parco veicolare Introduzione al corso di TA Dato il valore di domanda sul modo-servizio m, il numero di veicoli di categoria i per il modo-servizio m, d i odm è dato da: d i odm = γ i m d odm γ i m aliquota di veicoli della categoria i utilizzati per il modo-servizio m

34 Modello di assegnazione Assegnazione pseudo-dinamica Introduzione al corso di TA f i m = Δ i m P i mk d i m f i m vettore dei flussi di arco d i m vettore di domanda, il cui generico elemento è d i odm Δ i m è la matrice di incidenza archi-percorsi per i veicoli di categoria i che si muovono sulla rete di trasporto del modo-servizio m P i mk è la matrice di probabilità di scelta del percorso, il cui generico elemento p mk iod rappresenta la probabilità di scegliere il percorso k per i veicoli della categoria i che si spostano da o a d con il modoservizio m

35 Scenari di Simulazione Introduzione al corso di TA Scenario riferimento Scenario di breve periodo (2012) verifica protocollo di Kyoto Scenario di medio-lungo periodo (2020) riferimento Piano Generale della Mobilità

36 Scenari di Simulazione Offerta stradale 2012 Introduzione al corso di TA Grande Raccordo Anulare - Roma (GRA) Riqualifica SS 415: Paillese - Peschiera Borromeo a Spino d Adda (escluso ponte) SS 38 variante di Morbegno Strada Tre valli - Tratto Eggi / S. Sabino SS Tratta Pontina/Sezze SS 7 completamento Valle Caudina Galleria di valico Caposele - Pavoncelli bis SS 106: Palizzi Marina, Squillace-Simeri Crichi, Marina di Gioiosa Jonica, S. Ilario Catania - Siracusa Agrigento - Caltanissetta: I tratto SS 131 tratto SGC E78 Grosseto - Fano Umbria - Marche (quadrilatero) SS 675 Umbro-Laziale SS 17 variante dell'aquila Autostrada Asti-Cuneo Brescia - Milano Salerno Reggio Calabria Interventi al 2012

37 Scenari di Simulazione Offerta ferroviaria 2020 Esempio intermodalità merci Fortezza - Verona Genova - Ventimiglia: Andora - Finale Ligure Marina Palermo Catania - Messina Orte -Falconara: Spoleto - Terni Interporti:Città di Castello - S. Giustino; Nola; Battipaglia; Novara; Catania; Guasticce; Termini Imerese Passo Corese-Rieti: Passo Corese - Osteria Nuova Velocizzazione Battipaglia Paola - Reggio Calabria Raddoppio e velocizzazione Roma - Pescara Salerno - Battipaglia Ferrovia convenzionale/trasporto combinato: Lione - Torino; Torino Milano Venezia -Trieste Gronda Merci Agrigento Palermo Variante ferroviaria di Bornova Torralba; Campamela - Sassari Velocizzazione Catenanuova Enna Caltanissetta Collegamento Siracusa Catania: velocizzazione Bicocca - Targia Interporto di Novara Interporto di Guasticce Interventi al 2012 Interventi al 2020 Introduzione al corso di TA Interporto di Città di Castello Interporto di Battipaglia Interporto di Termini Imerese Interporto di Nola Interporto di Catania

38 Scenari di Simulazione Domanda Introduzione al corso di TA Matrici attuali, elaborazione su dati CNT (2007) ISTAT Ipotesi di crescita Documenti di programmazione economica Quota modale strada crescita cumulata rispetto al 2005 previsioni di crescita della domanda 210,00 200,00 190,00 180,00 170,00 160,00 150,00 140,00 130,00 120,00 110,00 100, anno STRADA 2005 Scenario 2012 Scenario 2020 Passeggeri 61,4 % + 0,7 % - 6,2 % Merci 89,0 % - 2,0% - 4,5 % Rispetto al 2005

39 Scenari di Simulazione Domanda Introduzione al corso di TA Parco veicolare (ACI Annuario statistico 2007) CONSISTENZA PARCO AUTOVETTURE A BENZINA SECONDO L'ETA' (Anno 2006) età mediana CONSISTENZA Grafico 5 PARCO AUTOVETTURE A GASOLIO SECONDO L'ETA' Grafico 6 (Anno 2006) età mediana OLTRE OLTRE 20

40 Scenari di Simulazione Domanda Parco veicolare (ACI Annuario statistico 2007) Introduzione al corso di TA ANNI Motocicli Motocarri Autovetture Autobus Autocarri Motrici Altro TOTALE merci speciali

41 Scenari di Simulazione Domanda Parco veicolare futuro Passeggeri Scenario 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 Merci Scenario 2012: rinnovo parco con eliminazione Euro 0 Scenario 2020: rinnovo parco con eliminazione Euro 0 ed Euro 1 introduzione Euro 5 (veicoli commerciali leggeri) Introduzione al corso di TA

42 Assegnazione Flussi rete stradale Introduzione al corso di TA

43 Assegnazione Flussi rete stradale Introduzione al corso di TA

44 Emissioni inquinanti Risultati - scenario 2012 Introduzione al corso di TA CO tendenziale Passeggeri Merci Veicoli leggeri 32% 15% 14% Veicoli pesanti 68% 85% 86% Totale pass-km ton-km

45 Emissioni inquinanti Risultati - scenario 2020 Introduzione al corso di TA CO tendenziale Passeggeri Merci Veicoli leggeri 32% 15% 13% Veicoli pesanti 68% 85% 87% Totale pass-km ton-km

46 Introduzione al corso di TA La Progettazione dei Sistemi di Trasporto ed il Processo Decisionale di Pianificazione DEFINIZIONE DEL SISTEMA DI STUDIO INDIVIDUAZIONE DI OBIETTIVI, VINCOLI E TIPOLOGIE DI INTERVENTO MODELLO MATEMATICO DEL SISTEMA ATTUALE ANALISI DELLA SITUAZIONE ATTUALE - Sistema di attività -Sistema di trasporto MODELLO MATEMATICO DEL SISTEMA DI PROGETTO FORMULAZIONE DI PROGETTI (PIANI) DI SISTEMI ALTERNATIVI MONITORAGGIO DEL PROGETTO SCENARI (PREVISIONI SULLE VARIABILI ESOGENE) PROGETTAZIONE DEL SISTEMA SIMULAZIONE E VERIFICA TECNICA DEI PROGETTI CONFRONTO DELLE SOLUZIONI ALTERNATIVE (VALUTAZIONE) SCELTA E REALIZZAZIONE DEGLI INTERVENTI 46

47 Argomenti principali del corso Introduzione al corso di TA La progettazione funzionale di un intervento ha come obiettivo: la definizione delle caratteristiche del sistema al fine di raggiungere gli obiettivi del progetto nel rispetto dei vincoli posti alla realizzazione dell opera la determinazione degli impatti della realizzazione delle soluzione progettuali per il confronto e la valutazione delle soluzioni tecniche alternative La valutazione delle alternative progettuali di un intervento ha come obiettivo: Il confronto tra le alternative progettuale attraverso l uso di metodologie atte ad individuare la migliore soluzione progettuale che soddisfa gli obiettivi prefissati nel rispetto dei vincoli posti 47

48 Livelli di progettazione Progettazione Funzionale Introduzione al corso di TA Studio di fattibilità Definizione di un insieme di soluzioni tecniche ammissibili che soddisfano vincoli ed obiettivi dello studio Prima verifica di fattibilità tecnico-economica dell opera Valutazione delle alternative progettuali al fine di individuare la migliore Progetto preliminare Definizione più precisa degli aspetti tecnici della scelta progettuale individuata nello studio di fattibilità Individuazione e soluzione delle problematiche tecniche emergenti Valutazione più accurata degli aspetti economici dell opera Progetto definitivo Progetto esecutivo Metodi di Valutazione 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 48

49 Contenuti del corso Introduzione al corso di TA 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: Strumenti quantitativi di analisi e simulazione di ausilio alla progettazione individuazione dell area di studio, zonizzazione e schema di rete modelli di offerta caratterizzazione della domanda di trasporto (matrici O/D) modelli di interazione domanda/offerta Metodi di valutazione individuazione degli effetti ed impatti rilevanti identificazione degli indicatori di valutazione confronto delle alternative progettuali 49

50 Introduzione al corso di TA Contenuti del corso.(continua) Classificazione e caratteristiche prestazionali Sistemi di trasporto privato Sistemi di trasporto pubblico Esempi applicativi 50

51 Introduzione al corso di TA IL PROCESSO DECISIONALE 51

52 Introduzione al corso di TA Le fasi del processo decisionale Individuazione degli obiettivi e dei vincoli Analisi della situazione attuale Costruzione 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

53 Introduzione al corso di TA Campi di applicazione Fattibilità tecnica ed economica di progetti di trasporto Pianificazione strategica Pianificazione tattica Programmi di gestione operativa 53

54 Introduzione al corso di TA Fattibilità tecnica ed economica di progetti di trasporto Le decisioni riguardano la progettazione funzionale e la valutazione 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 territoriale varia dall'ambito metropolitano o regionale a quello nazionale in funzione del tipo di opera da verificare. Le analisi degli interventi prevedono la definizione delle caratteristiche funzionali, prestazionali ed economiche delle singole opere. 54

55 Introduzione al corso di TA La pianificazione strategica Le decisioni riguardano consistenti investimenti di capitale per la realizzazione di nuove infrastrutture e/o l acquisizione di veicoli e sistemi tecnologici ( progetto del sistema ) L orizzonte temporale è il lungo periodo (10-20 anni e oltre) Interventi previsti: nuove infrastrutture, struttura dei servizi di trasporto, politiche tariffarie, interventi di regolazione/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, Nazionale o Trans-Nazionale, a secondo dell ambito spaziale; se si opera in un ottica aziendale si tratta di un piano strategico di sviluppo aziendale (ad es., acquisto materiale rotabile ferroviario, aerei, etc.) 55

56 Introduzione al corso di TA La pianificazione tattica Le decisioni sono relative ad interventi che impegnano risorse limitate, di solito assumendo una dotazione di infrastrutture pari a quella 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

57 Introduzione al corso di TA Programmi di gestione operativa Le decisioni riguardano la definizione di aspetti particolari dell'esercizio dei singoli modi, ottimizzando l impiego delle risorse esistenti 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

58 Introduzione al corso di TA Struttura del sistema di modelli per la simulazione dei sistemi di trasporto OFFERTA DI INFRASTRUTTURE E SERVIZI DI TRASPORTO MODELLO DI LOCALIZZAZIONE E LIVELLO DELLE ATTIVITÀ SISTEMI DELLE ATTIVITÀ MODELLO DI OFFERTA Reti di trasporto Attributi di livello di servizio (tempi, costi) MODELLO DI DOMANDA Flussi MODELLI DI ASSEGNAZIONE MATRICI O/D Funzioni di prestazione Valutazione effetti MODELLO DEL SISTEMA DI TRASPORTO 58

59 Introduzione al corso di TA Struttura del sistema di modelli per la simulazione dei sistemi di trasporto OFFERTA DI INFRASTRUTTURE E SERVIZI DI TRASPORTO MODELLO DI LOCALIZZAZIONE E LIVELLO DELLE ATTIVITÀ SISTEMI DELLE ATTIVITÀ MODELLO DI OFFERTA Reti di trasporto Attributi di livello di servizio (tempi, costi) MODELLO DI DOMANDA Flussi MODELLI DI ASSEGNAZIONE MATRICI O/D Funzioni di prestazione Valutazione effetti MODELLO DEL SISTEMA DI TRASPORTO 59

60 Introduzione al corso di TA I Sistemi di Trasporto 60

61 Introduzione al corso di TA Struttura del sistema di modelli per la simulazione dei sistemi di trasporto OFFERTA DI INFRASTRUTTURE E SERVIZI DI TRASPORTO MODELLO DI LOCALIZZAZIONE E LIVELLO DELLE ATTIVITÀ SISTEMI DELLE ATTIVITÀ MODELLO DI OFFERTA Reti di trasporto Attributi di livello di servizio (tempi, costi) MODELLO DI DOMANDA Flussi MODELLI DI ASSEGNAZIONE MATRICI O/D Funzioni di prestazione Valutazione effetti MODELLO DEL SISTEMA DI TRASPORTO 61

62 Introduzione al corso di TA I sistemi di trasporto Un sistema di trasporto può essere definito come quell insieme di componenti e di loro interazioni che determinano la domanda di spostamenti fra punti diversi del territorio e l offerta di servizi di trasporto per il soddisfacimento di tale domanda Sistema di analisi: insieme degli elementi ritenuti rilevanti per il problema in esame con le loro relazioni Ambiente esterno: se ne tiene conto unicamente attraverso le sue relazioni con il sistema di analisi Il sottosistema di progetto dipende dal problema che si intende risolvere Il sistema di trasporto di una certa area può essere visto come un sotto-sistema del più ampio sistema territoriale, con il quale interagisce 62

63 Introduzione al corso di TA Identificazione del sistema di trasporto di analisi Definizione dell ambito territoriale, delle componenti e delle reciproche relazioni che compongono il sistema complessivo del quale si intende analizzare e simulare il funzionamento Fasi Principali Delimitazione spaziale del sistema di studio e del livello di disaggregazione 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 trasporto rilevanti per il problema in esame (rete di base); 2. Definizione delle componenti della domanda di mobilità rilevanti. 63

64 Introduzione al corso di TA Delimitazione dell area di studio Definizione dell area geografica all interno della quale si trova il sistema di trasporto sul quale si intende intervenire (sistema di progetto) e nella quale si ritiene si esauriscano la maggior parte degli effetti degli interventi progettati. CORDONE: confine dell area di studio AMBIENTE ESTERNO: ciò che si trova al di fuori dell ideale cordone che racchiude l area di studio. Dell ambiente esterno interessano esclusivamente le interconnessioni con il sistema di progetto. cordone ambiente esterno area di studio 64

65 Introduzione al corso di TA Zonizzazione Ipotesi di discretizzazione dello spazio (zonizzazione) Il territorio fisico sul quale si espletano la domanda e l offerta di trasporto si assume suddiviso in unità discrete (zone di traffico) alle quali sono riferite tutte le grandezze relative a quella porzione di territorio. Si assume inoltre che i punti di partenza ed arrivo di tutti gli spostamenti che interessano una zona siano concentrati in un unico punto fittizio detto centroide di zona. 65

66 Introduzione al corso di TA Zonizzazione ZONA DI TRAFFICO: porzione di territorio con caratteristiche omogenee rispetto alle attività, all accessibilità, alle infrastrutture ed ai servizi di trasporto. CENTROIDE: punto del territorio rappresentativo del baricentro delle masse degli spostamenti di origine e destinazione di una zona di traffico: Centroidi interni 9 Centroidi interni Cordone Centroidi di cordone Centroidi esterni Centroidi esterni area di studio 10 66

67 Criteri per la zonizzazione Introduzione al corso di TA La zonizzazione è strettamente collegata alla fase successiva di estrazione degli elementi di offerta rilevanti Le zone di traffico sono spesso ottenute come aggregazioni di unità territoriali amministrative per disporre di dati socio-ecomomici del sistema di attività I separatori fisici del territorio vengono di solito utilizzati come confini di 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 parti dell area di studio in funzione della diversa precisione con cui si vuole simulare una parte del sistema. 67

68 Esempio di zonizzazione Introduzione al corso di TA cordone ambiente esterno area di studio 68

69 Zonizzazione dell Europa Esempio di zonizzazione Introduzione al corso di TA NUTS unità territoriali per la statistica 69

70 Esempio di zonizzazione Introduzione al corso di TA La zonizzazione del modello della regione Campania (SMR) 70

71 Esempio di zonizzazione La zonizzazione del modello di Napoli Introduzione al corso di TA 71

72 Introduzione al corso di TA Estrazione delle infrastrutture e dei servizi rilevanti (rete di base) Le infrastrutture e/o i servizi di trasporto che svolgono una funzione rilevante di collegamento fra le diverse zone in cui si è suddivisa l area di studio e fra queste e le zone esterne (rete di base). Di solito si rappresenta graficamente evidenziando le infrastrutture sulle quali avvengono i servizi di trasporto estratti e le principali caratteristiche funzionali necessarie per costruire il modello matematico dell offerta di trasporto. La rete di base dipende: dalle finalità per le quali si costruisce il modello dalla zonizzazione dai modi di trasporto considerati: sistema mono-modale, sistema multi-modale 72

73 Rete di base Criteri Introduzione al corso di TA Sistemi Stradali si evidenzieranno i tronchi principali sui quali si ipotizza si realizzano la maggior parte degli spostamenti tra le zone di traffico considerate. Sistemi di Trasporto Collettivo le infrastrutture (ferrovie, strade) sulle quali si svolgono i servizi di trasporto in esame 73

74 Introduzione al corso di TA Esempio della rete di base per una porzione di area urbana 74

75 Introduzione al corso di TA Esempio della rete di base ferroviaria 75

76 Introduzione al corso di TA Struttura del sistema di modelli per la simulazione dei sistemi di trasporto OFFERTA DI INFRASTRUTTURE E SERVIZI DI TRASPORTO MODELLO DI LOCALIZZAZIONE E LIVELLO DELLE ATTIVITÀ SISTEMI DELLE ATTIVITÀ MODELLO DI OFFERTA Reti di trasporto Attributi di livello di servizio (tempi, costi) MODELLO DI DOMANDA Flussi MODELLI DI ASSEGNAZIONE MATRICI O/D Funzioni di prestazione Valutazione effetti MODELLO DEL SISTEMA DI TRASPORTO 76

77 Introduzione al corso di TA La domanda di mobilità Spostamento è l atto di recarsi da un luogo (origine) ad un altro (destinazione), anche usando più mezzi o modi di trasporto, per svolgervi una o più attività. Domanda di trasporto: l aggregazione dei singoli spostamenti che hanno luogo nell area di studio e nel periodo di riferimento. Flusso di domanda di trasporto: il numero di utenti con determinate caratteristiche che consuma il servizio offerto da un sistema di trasporto in un periodo di tempo prefissato ovvero come un flusso di spostamenti. 77

78 Introduzione al corso di TA Caratteristiche della domanda di mobilità La domanda di mobilità si caratterizza essenzialmente in base a: elementi spaziali (matrici OD) elementi temporali modo di trasporto motivo dello spostamento caratteristiche degli utenti 78

79 Le matrici Origine-Destinazione Introduzione al corso di TA (1/3) Matrici Origine-Destinazione (O-D) sono matrici che hanno un numero di righe e di colonne pari al numero di zone, il cui generico elemento d od fornisce il numero degli spostamenti che hanno origine nella zona o e destinazione nella zona d nel periodo di riferimento considerato (flusso O-D). Gli elementi di una matrice O-D possono essere classificati in relazione al tipo di zona di origine e destinazione: Spostamenti interni Spostamenti di scambio Spostamenti di attraversamento O/D spostamenti di 2 scambio 3 interno-esterno spostamenti di scambio spostamenti di 9 esterno-interno attraversamento 10 = spostamenti intrazonali 79

80 Le matrici Origine-Destinazione Introduzione al corso di TA 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 (2/3) Centroidi esterni area di studio Cordone O/D spostamenti di scambio 3 interno-esterno spostamenti di scambio spostamenti di 9 esterno-interno attraversamento 10 = spostamenti intrazonali 80

81 Le matrici Origine-Destinazione Introduzione al corso di TA (3/3) Aggregazioni degli elementi della matrice O-D Flusso emesso o generato della zona o Flusso attratto dalla zona d Numero totale di spostamenti O/D d. d = o dod d o. = d dod d.. = d o d od 81

82 Introduzione al corso di TA Caratterizzazione temporale della domanda di mobilità Periodo di riferimento: l ampiezza necessaria per analizzare e simulare la domanda dipende, ancora una volta, dallo scopo dell 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 di tempo sufficientemente ampi da consentire al sistema di raggiungere un regime stazionario, durante il quale le caratteristiche rilevanti, quali i flussi di traffico, e le condizioni di funzionamento del sistema di offerta siano costanti, almeno in valore medio, ed indipendenti dal particolare istante in cui vengono misurati. 82

83 Introduzione al corso di TA Caratterizzazione temporale della domanda di mobilità FLUSSO TOTALE DI SPOSTAMENTI NEL CAM PIONE (spost/h) FASCIA ORARIA 83

84 Introduzione al corso di TA 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 di livello globale e/o di struttura che si evidenziano totalizzando la domanda su un numero consistente di periodi di riferimento. 190 TRAFFICO MERCI 180 TRAFFICO PASSEGGERI tonnkm paxkm ANNO STRA DE NAVIGAZIONE INTERNA CONDOTTE FERROV IE ANNO AUTO PRIVATA AUTOBUS FERROV IA 84

85 Introduzione al corso di TA 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). SPOSTAMENTI DI ANDATA SPOSTAMENTI DI RITORNO 12% % % 8% 6% 4% PERCENTUALE SUL TOTALE DEGLI SPOSTAM ENTI GIORNALIERI PER MOTIVO 2% FLUSSO TOTALE DI SPOSTAMENTI NEL CAMPIONE (spost/h) % 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% 400 PERCENTUALE SUL TOTALE DEGLI SPOSTAMENTI GIORNALIERI PER MOTIVO FLUSSO TOTALE DI SPOSTAM ENTI NEL CAM PIONE (spost/h) % 0 0% FASCIA ORARIA FASCIA ORARIA C-L C-S C-AM TOTALE L-C S-C AM-C TOTALE c) variazione interperiodali; sono le variazioni della domanda fra intervalli di riferimento di identiche caratteristiche (dinamica interperiodale). 85

86 Introduzione al corso di TA Altri elementi di caratterizzazione della domanda di mobilità modo di trasporto Auto; Bus; Metropolitana; Treno; Piedi; motivo dello spostamento Casa-Lavoro; Casa-Studio; Svago; caratteristiche degli utenti Possesso patente; n. di auto in famiglia; orario desiderato di partenza e/o arrivo;... 86