Lezione 03: Sezione stradale e traffico veicolare

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1 Università degli Studi di Trieste Dipartimento di Ingegneria e Architettura Laurea Magistrale: Ingegneria Civile Corso : Principi di Infrastrutture Viarie (cod. 239MI) Lezione 03: Sezione stradale e traffico veicolare Roberto Roberti Tel.: 040/ roberto.roberti@dia.units.it Anno accademico 206/207

2 Sommario INDICATORI DEL TRAFFICO VEICOLARE RELAZIONE TRA FLUSSO; VELOCITÀ, DENSITÀ VEICOLARE CAPACITÀ E LIVELLO DI SERVIZIO DI UNA STRADA LIVELLI DI SERVIZIO PER LE AUTOSTRADE LIVELLI DI SERVIZIO PER STRADE BIDIREZIONALI LIVELLI DI SERVIZIO DI STRADE URBANE Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 2

3 Domanda di trasporto La domanda di trasporto è individuata: dal volume orario di traffico; dalla sua composizione; dalla velocità media di deflusso; determina, come scelta progettuale, la sezione stradale e l intervallo della velocità di progetto. In particolare, la scelta del numero di corsie di marcia della sezione stradale e della loro tipologia definisce l'offerta di traffico, mentre la scelta dell'intervallo di velocità di progetto condiziona, in relazione all'ambiente attraversato dall'infrastruttura, le caratteristiche plano-altimetriche dell'asse e le dimensioni dei vari elementi della sezione. Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it roberti@dicar.units.it 3

4 Il traffico su strada () Per traffico si intende tutto il complesso fenomeno che riguarda il movimento (circolazione) dei mezzi di trasporto. La modalità con cui si svolge il traffico è strettamente legata alle caratteristiche proprie della via (geometria della via), ma anche dall ambiente con cui la singola via interagisce (presenza di altre strade, ecc.). Roberto Roberti 4

5 Il traffico su strada (2) Per capire con quali modalità si svolge il traffico si deve innanzitutto distinguere tra due tipologie di deflusso veicolare: initerrotto e interrotto. (DE)FLUSSO ININTERROTTO: Flusso veicolare che non riceve disturbo da cause esterne al flusso stesso. (DE)FLUSSO INTERROTTO: Flusso veicolare che riceve disturbo da cause esterne al flusso stesso. In linea generale il flusso ininterrotto è più relazionabile a strade extraurbane mentre quello interrotto si relaziona maggiormente alle strade urbane. Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 5

6 Il traffico su strada (3) Il deflusso veicolare si può studiare attraverso modelli DETERMINISTICI o PROBABILISTICI (stocastici). Tali modelli cercano di descrivere analiticamente le relazioni tra i parametri caratteristici del traffico rilevabili sperimentalmente per esempio: il FLUSSO veicolare; la VELOCITÀ veicolare; la DENSITÀ veicolare. I modelli deterministici descrivono il traffico attraverso i valori medi dei parametri. I modelli probabilistici descrivono il traffico attraverso le distribuzioni di frequenza (funzione di probabilità) dei parametri. Q( media) λ Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 6

7 Il traffico su strada (4) Roberto Roberti 7

8 Il traffico su strada (5) I possibili approcci per lo studio del traffico stradale sono: approccio MICROSCOPICO e approccio MACROSCOPICO. APPROCCIO MICROSCOPICO: L analisi viene focalizzata su ogni singolo elemento che partecipa all intero fenomeno. Esempio tipico le leggi della meccanica. Consideriamo ogni singolo veicolo con il relativo guidatore Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 8

9 Il traffico su strada (6) I possibili approcci per lo studio del traffico stradale sono: approccio MICROSCOPICO e approccio MACROSCOPICO. APPROCCIO MACROSCOPICO: L analisi viene focalizzata sul comportamento dell insieme degli elementi che partecipano al fenomeno. Esempio tipico la teoria cinetica dei gas. Consideriamo un insieme di veicoli con i relativi conducenti. Si utilizzano alcuni parametri, i più importanti sono: il FLUSSO veicolare; la VELOCITÀ veicolare; la DENSITÀ veicolare Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 9

10 Flusso veicolare () VOLUME DI TRAFFICO o FLUSSO VEICOLARE (o anche PORTATA VEICOLARE): è il numero dei veicoli che passa, in una determinata sezione stradale, durante un intervallo di tempo. Si esprime in genere in termini: annuali [veic/anno], giornalieri [veic/giorno], orari [V 60 o V veic/h] Flow in vehicles per hour :30 AM :30 AM Highw ay Capacity 2:30 AM 3:30 AM 4:30 AM 5:30 AM 6:30 AM 7:30 AM 8:30 AM 9:30 AM 0:30 AM :30 AM 2:30 PM Time of Day Highly Congested :30 PM 2:30 PM 3:30 PM 4:30 PM 5:30 PM 6:30 PM 7:30 PM 8:30 PM 9:30 PM 0:30 PM :30 PM 2:30 AM Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 0

11 VOLUME DI TRAFFICO MEDIO (V) in una sezione relativa ad un intervallo di osservazione (T), è dato dal numero di veicoli (N) che transitano attraverso la sezione nell unità di tempo V N T numero veicoli ore Flusso veicolare (2) x i t i V VOLUME DI TRAFFICO MEDIO (V) di un tronco (L) è dato dal prodotto del reciproco della dimensione temporale (T) per il rapporto tra la somma degli spazi (xi) percorsi da ciascun veicolo e la dimensione spaziale (L) T N i L x i dis tan za percorsa nel domin iolt area domin iolt numero veicoli ore km km Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it

12 Flusso veicolare (3) Nella sezione S durante il periodo T 5 min i valori medi del volume V N T 4 5 0,80 numero veicoli min Lungo il tronco L 2 Km nel periodo T 5 min i valori medi del volume V T N i L x i, , ,83 numero min veicoli Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 2

13 Flusso veicolare (4) TRAFFICO GIORNALIERO MEDIO [TGM veic/giorno]: è il rapporto tra il numero di veicoli che transitano in una determinata sezione stradale (in genere riferito ai due sensi di marcia) ed il numero di giorni di rilevamento. Roberto Roberti 3

14 Flusso veicolare (5) TRAFFICO GIORNALIERO MEDIO - METODO GINEVRA TGM E, diurno TGM I, diurno 7 7 e + h f + m g + i n l a + o b + p d + q r c TGM TGM, notturno 7 7 ( 4 gn + nn + fn hn) E, notturno + ( 5 dn + pn on) I + ( TGM TGM ) TGM diurno E,diurno + 2 TGM TGM diurno + TGM notturno 2 I,diurno ( TGM TGM ) TGM notturno E,notturno + 2 ( ) I,notturno Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 4

15 Variazioni stagionali del flusso veicolare Roberto Roberti 5

16 Variazioni giornaliere del flusso veicolare Roberto Roberti 6

17 Variazioni orarie del flusso veicolare Roberto Roberti 7

18 La variabilità del flusso nell ora Roberto Roberti 8

19 Conteggi di traffico () P x m x! 3 2 3! m 2 ( x) e e 0, 80 E ( x) m VAR ( x) m Probabilità Media Varianza Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 9

20 Conteggi di traffico (2) Funzione di ripartizione della distribuzione di Poisson Roberto Roberti 20

21 Conteggi di traffico (3) Poisson generalizzata P(X x) k i e λ k x + 0,5 λ x k+ i ( λ) ( x k + i ) ( k )! Media campionaria Roberto Roberti roberti@dicar.units.it 2

22 µ 5 µ 9 Conteggi di traffico (4) µ 0 µ 8 Roberto Roberti roberti@dicar.units.it 22

23 Conteggi di traffico (5) 0 ( ) ( 7,469) ( 7,469) P X 0 e 0,00057 P ( X 0) 6!! ( 6 0) 0 0,467! Poisson binomiale ( ) ( 6 0 0,467 ) 0, P( X ) k λ x k + i e ( λ ) ( x k + i ) i! 2 i e 5,438 x ( 5,438) ( x k + i )! k + i e 5,438 ( 5,438) ( 2 + ) 2+! e + 5,438 ( 5,438) ( )! ,0004 Poisson generalizzata Roberto Roberti roberti@dicar.units.it 23

24 Conteggi di traffico (6) Roberto Roberti 24

25 La variabilità del flusso nell ora (3) ESEMPIO: Un osservatore registra il numero dei veicoli che passano in una sezione stradale durante un intervallo di 30 sec. Ripete l osservazione 20 volte (cioè tiene sotto controllo la sezione stradale complessivamente per un ora) e registra i risultati delle osservazioni nella tabella seguente. a) Disegnare il diagramma a segmenti della distribuzione delle frequenze (assolute e relative); b) Tabellare e disegnare la distribuzione cumulata delle frequenze assolute e/o relative (simile alla funzione di distribuzione); c) Trovare la media (speranza matematica), la varianza del campione e l indice di dissimetria; d) Individuare la mediana e la moda della distribuzione; e) Simare media e varianza della popolazione a cui il campione appartine; f) Confrontare le frequenze relative (calcolate nel punto a)) con i valori forniti dalla legge di probabilità di Poisson avente media uguale a quella del campione osservato. Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 25

26 Portata veicolare di progetto () PORTATA VEICOLARE DI PROGETTO o FLUSSO DI SERVIZIO o INTENSITÀ di TRAFFICO [v veic/h]: è il massimo valore del flusso orario, sotto determinate condizioni della strada e di traffico; è determinato in un intervallo di tempo inferiore all ora generalmente si utilizza un intervallo di tempo di 5 minuti. v 4 V 5 V 5 veicoli transitati nei 5 minuti più caricati nell ora Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 26

27 Portata veicolare di progetto (2) FATTORE DELL ORA DI PUNTA [FhP oppure Peak Hour Factor PHF]: Rapporto tra il volume orario e la portata riferiti all ora di punta; negli USA PHF varia tra 0,83 e 0,96, in Italia per le autostrade si assume generalmente 0,85. PHF V/v Valori di esempio: PHF 0,80 0,90 per strade extraurbane PHF 0,85 0,93 per strade extraurbane con traffico levato PHF 0,90 0,95 per strade urbane a forte traffico PHF 0,85 0,90 per le autostrade Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 27

28 Portata veicolare di progetto (3) Curva delle frequenze del flusso orario Roberto Roberti 28

29 Portata veicolare di progetto (4) Curva delle frequenze del flusso orario Roberto Roberti 29

30 Portata veicolare di progetto (5) La portata veicolare che si utilizza come base per la progettazione è quella della trentesima ora di punta [v(30)]. Curva delle frequenze del flusso orario Roberto Roberti 30

31 Portata veicolare di progetto (6) Si individuano tre zone di funzionamento: Ore di punta in cui il flusso orario è compreso tra 2,5 e 5,5 volte il flusso orario medio annuo, pari al 4% delle ore dell anno nelle quali transita il 2 % del traffico totale; Ore normali caratterizzate da flussi orari compresi tra 0,5 e 2,5 volte il flusso orario medio annuo, pari al 70% delle ore dell anno nelle quali transita il 8 % del traffico totale; Ore di minor traffico caratterizzate da flussi orari < di 0,5 volte il flusso orario medio annuo, pari al 26% delle ore dell anno nelle quali transita il 7 % del traffico totale; Relazione tra traffico annuo e flusso orario raggiunto o superato Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 3

32 Portata veicolare di progetto (7) v (volume progetto strada ) K *TGM v (volume progetto strada, per direzione) K * D * TGM Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 32

33 Portata veicolare di progetto (8) Roberto Roberti 33

34 Portata veicolare di progetto (9) Roberto Roberti 34

35 La variabilità della velocità () Distribuzione delle velocità Distribuzione cumulata percentuale delle velocità Roberto Roberti 35

36 La variabilità della velocità (2) Roberto Roberti 36

37 La variabilità della velocità (3) Roberto Roberti 37

38 La velocità del flusso veicolare () Diverse VELOCITÀ vengono utilizzate nello studio del traffico veicolare FFS (Free-Flow Speed) velocità di flusso libero; RS (Runnig Speed) velocità della corrente veicolare; TS (Travel Speed) velocità di percorrenza. Roberto Roberti 38

39 Roberto Roberti 39 La velocità del flusso veicolare (2) Velocità istantanea, media nel tempo n s S n i i t Velocità media del viaggio, media nello spazio a n i i n i i r t L t L n n t L S n i i n i i n i i r s n s n L t n S t 2 t t r S S S σ ( ) 2 n i t i 2 t S s n σ

40 La velocità del flusso veicolare (3) Lunghezza Tempo di Velocità Velocità SQ veicolo tronco - L viaggio - ti Ist. - si viaggio sr km ore km/h km/h (km/h)^2 3 0,030 0, 00,00 0, ,04 95,45 73,7 93, ,028 95,00 07,4 206, ,02 60,20 42, , ,025 86,0 20,00 54,586 Totale 5,000 0, ,993 St(media) 09,37 km/h Sr(media) 03,45 km/h Varianza si 705,20 (km/h^2) Sr(media) 02,92 Formula approssimata St - St/Var(si) Sr(media) 09,7 Formula HCM,026 * St - 3,042 si ti si si [m] [s] [m/s] [km/h] 50,00, ,97 29, ,00, ,78 00, ,00, ,3 45,0 4 50,00 2, ,60 74,5 Totale 200,00 6,86 St media 2,9 (st) ^2 varianza 744,59 Sr media formula approssimata 05,55 Sr media 29,6 04,99 Sr formula HCM 2,06 Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 40 S L t n i n S r n n ti t i i i S S r r n σ s i n L L t 2 t 2 n St σ ( ) 2 t s t i i S t n n S t L n s a n i n n i i i i n s i

41 Velocità e flusso veicolare La distribuzione delle velocità sono influenzate dall entità dl traffico. Curve percentili al variare del flusso Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 4

42 Densità veicolare () DENSITÀ DI TRAFFICO [D veic/km]: è il numero di veicoli che si trovano in un tronco stradale. È un parametro fondamentale che evidenzia le modalità con cui si svolge il traffico. Roberto Roberti 42

43 Densità veicolare (2) 3*236 6*36576 D24(5280/576)/20vplm Roberto Roberti 43

44 Distanziamento e separazione veicolare () h è il distanziamento (headway) tra i veicoli, g separazione (spacing o gap) D /h (relazione tra densità e distanziamento spaziale) (h) (g) V /h (relazione tra flusso e distanziamento temporale) Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 44

45 Roberto Roberti 45 Densità, flusso e velocità dei veicoli () n i i r t s n S s T t s T t T t T t D n i i n i K K s T t s n t T n S V n i i n i i r T n s s T L x T V n i n i i Sr V D

46 Densità, flusso e velocità dei veicoli (2) si ti si si [m] [s] [m/s] [km/h] 50,00, ,97 29, ,00, ,78 00, ,00, ,3 45,0 4 50,00 2, ,60 74,5 Totale 200,00 6,86 St media 2,9 (st) ^2 varianza 744,59 Sr media formula approssimata 05,55 Sr media 29,6 04,99 Sr formula HCM 2,06 n n x s i i i V T L T s n s km S r 04, 99 n t h i i n T 4 20 v v 720 s h V S r ,99 6,8 v km t ti tn n K K T T T t i v i,39,80,24 2,42 D 6,8 s T s 20 0,05 km Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 46

47 Densità, flusso e velocità dei veicoli (2) DENSITÀ DI TRAFFICO [D veic/km]: rapporto tra il VOLUME di traffico [V] misurato in un determinato tronco stradale in un breve intervallo di tempo (5 min.) e la media delle VELOCITÀ [S] dei veicoli: D V/S [veic/h / km/h veic/km] RELAZIONE FONDAMENTALE DEL DEFLUSSO (valida per flusso stazionario) Esempio: D 000 veic/h / 50 km/h 20 veic/km Se h e t sono rispettivamente il distanziamento medio tra i veicoli in distanza e tempo valgono le seguenti relazioni: D /h V /t h S * t Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 47

48 Regressioni (modelli) ε α + β X β α Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 48

49 Modelli sperimentali: relazione densità velocità Roberto Roberti 49

50 Modelli sperimentali: diagramma fondamentale Roberto Roberti 50

51 Modelli sperimentali: Diagramma di Deflusso Roberto Roberti 5

52 Roberto Roberti 52 Caratteristiche dei modelli f j S S S D V 2 f j S S S D V 2 S Sf (Sf/Dj)* D D V/S j f D D D S V 2

53 Capacità e livelli di servizio CAPACITÀ: massimo volume orario di traffico in una generica sezione e in determinate condizioni operative, relativo ad un intervallo di tempo che generalmente è fissato in 5 min. LIVELLI DI SERVIZIO: è definito come misura della prestazione della strada nello smaltire traffico. I livelli di servizio (LOS Level Of Service) sono 6 da LOS A a LOS F. I LOS da A a D hanno una densità inferiore a quello corrispondente alla capacità. Il LOS E corrisponde alla densità critica e quindi alla capacità della strada. Il LOS F ha densità maggiori e quindi siamo in presenza di flusso instabile. Uncongested Flow Congested Flow Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 53 speed (mph) S f S v m Flow (veh/hr)

54 Highway Capacity Manual Roberto Roberti 54

55 Livelli di servizio per autostrade () LOS A : circolazione libera, massimo comfort, flusso stabile (Densità 7 veic/km/cosia); LOS B circolazione libera, modesta riduzione della velocità, comfort accettabile, flusso stabile (7 < Densità veic/km/corsia); Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 55

56 Livelli di servizio per autostrade (2) LOS C : primi vincoli alla circolazione, riduzione velocità, si riduce il comfort, flusso stabile ( < Densità 6 veic/km/corsia); LOS D : vincoli alla circolazione, basso comfort, flusso che può iniziare ad essere instabile (6 < Densità 22 veic/km/corsia); Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 56

57 Livelli di servizio per autostrade (3) LOS E : flusso al limite della capacità, flusso instabile (22 < Densità 28 veic/km/corsia) LOS F : flusso forzato (Densità > 28 veic/km/corsia) Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 57

58 Livelli di servizio per autostrade (4) Condizioni base: Larghezza minima delle corsie 3,6 m; Larghezza minima della banchina in destra,8 m; Larghezza minima della banchina in sinistra 0,60 m; Traffico composto da solo autovetture; 5 a più corsie per direzione di marcia (solo in ambito urbano); Svincoli distanziati più di 3 km; Strada pianeggiante con pendenze longitudinali inferiori al 2 %; Utenti abituali della strada in oggetto; Condizioni meteo buone; Andamento planimetrico della strada che consenta velocità di flusso libero (FFS) non inferiori a 0 km/h per autostrade urbane e 20 km/h per autostrade extraurbane Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 58

59 Livelli di servizio per autostrade (5) Roberto Roberti 59

60 Livelli di servizio per autostrade (6) D v / S Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 60

61 Stima delle velocità di flusso libero FFS BFFS f LW f LC f N f ID FFS velocità di flusso libero (km/h); BFFS velocità base di flusso libero, 0 km/h (autostrade urbane) or 20 km/h (autostrade extraurbane); f LW correzione per diversa larghezza della corsia [Exhibit 23-4] (km/h); f LC correzione per diversa larghezza della banchina in destra [Exhibit 23-5] (km/h); f N correzione per il numero di corsie [Exhibit 23-6] (km/h); f ID correzione per la presenza di svincoli [Exhibit 23-7] (km/h). Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 6

62 Correzioni per larghezze corsie f LW correzione per diversa larghezza della corsia [Exhibit 23-4] (km/h); Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 62

63 Correzioni per larghezze banchine f LC correzione per diversa larghezza della banchina in destra [Exhibit 23-5] (km/h); Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 63

64 Correzioni per numero di corsie f N correzione per il numero di corsie [Exhibit 23-6] (km/h); Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 64

65 Correzioni per numero svincoli f ID correzione per la presenza di svincoli [Exhibit 23-7] (km/h). Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 65

66 Flusso di servizio in condizioni reali Il Flusso di una strada in condizioni reali sarà: ν V PHF N f HV f p v flusso orario di picco (valutato nei 5 min) [autovetture equivalenti/ora/corsia] V flusso orario [Veicoli/ora], flusso della XXX ora di punta PHF fattore dell ora di punta N numero corsie; f HV coefficiente che tiene conto del tipo di veicoli; f p coefficiente che tiene conto del tipo di utenti In fase di progetto è possibile definire il numero di corsie necessarie per smaltire un determinato flusso orario con un certo livello di servizio N PHF ν V i f HV f p Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 66

67 Coefficiente per il tipo di veicoli () ν V PHF N f HV f p f HV coefficiente che tiene conto del tipo di veicoli; f HV + P T (E T ) + P R (E R ) P T, P R rappresentano rispettivamente le percentuali dei veicoli pesanti e degli autobus o veicoli turistici sul traffico totale; E T, E R numero di autovetture equivalenti rispettivamente a un veicolo pesante e un autobus. Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 67

68 Coefficiente per il tipo di veicoli (2) Roberto Roberti 68

69 Coefficiente per il tipo di veicoli (3) f HV + P T (E T ) + P R (E R ) Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 69

70 Coefficiente per il tipo di veicoli (4) 500 Roberto Roberti 70

71 Coefficiente per il tipo di veicoli (5) f HV + P T (E T ) + P R (E R ) Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 7

72 Coefficiente per il tipo di utenti ν V PHF N f HV f p f p coefficiente che tiene conto del tipo di utenti variabile da 0,85 a,00 i valori più bassi si utilizzano in presenza di utenti non abituali. Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 72

73 Esempio di calcolo () ANALISI DEL LIVELLO DI SERVIZIO DI UNA STRADA ESISTENTE Un autostrada extraurbana a 4 corsie (2 per ogni senso di marcia) con una velocità base di flusso libero di 0 km/h deve smaltire un traffico orario, nell ora di punta, in una direzione di 2200 v/h con 8 % di veicoli pesanti 2 % di veicoli turistici e un PHF di 0,90. Le corsie hanno una larghezza di 3,50 m, larghezza banchine 0,90 m ed il tracciato è di tipo collinare (rolling), gli utenti sono abituali. Valutare il livello di servizio della strada, ed i volumi compatibili con i LOS da A ad E; 0,4 svincoli /km FFS BFFS f LW f LC f N f ID 0--2,9-0-, 05 km/h S [km/h] FFS05 v*525 v* 300-5*FFS 300 5* Veic/h v E *FFS * Veic/h V [veic/h/corsia] 23 FFS 800 ν + 5 FFS 300 S FFS FFS 300 2,6 Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 73

74 ν V PHF N f HV f Esempio di calcolo (2) p [autovetture / h / corsia] 0,90 2 0,877 f ) + P ] [ + 0,08 (2,5 ) + 0,02 (2 )] HV [ + PT (ET R ( E R ) D v/s 394/05 3,3 [autovetture/km/corsia] Il livello di servizio è di tipo C 0,877 PORTATE SERVIZIO v A D*S 7* autovetture/h/corsia v B D*S *05 55 autovetture/h/corsia v C D*S 6*04,8 677 autovetture/h/corsia v D D*S 22* autovetture/h/corsia v E D*S 28* autovetture/h/corsia Volumi di Traffico V A v A *PHF*N*f HV *f P 735*0,90*2*0,877* 60 veic/h V B v B *PHF*N*f HV *f P 55*0,90*2*0,877* 825 veic/h V C v C *PHF*N*f HV *f P 667*0,90*2*0,877* 2650 veic/h V D v D *PHF*N*f HV *f P 2090*0,90*2*0,877* 3300 veic/h V E v E *PHF*N*f HV *f P 2325*0,90*2*0,877* 3670 veic/h Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 74

75 f PROGETTO DI UNA SEZIONE STRADALE ) + P Esempio di calcolo (3) Un autostrada suburbana su terreno pianeggiante deve essere progettata per almeno un LOS D. Il volume orario di traffico per cui l autostrada deve essere progettata è 4000 veic/h per direzione, con 5 % di veicoli pesanti, 3 % di veicoli ricreativi e un PHF di 0,85, gli utenti sono di tipo abituale, 0,9 svincoli/km, corsie da 3,75 m banchine da 2,50 m. Quante corsie sono necessarie per una velocità di flusso libero in condizioni ideali di 20 km/h? ] [ + 0,5 (,5 ) + 0,03 (,2 )] HV [ + PT (ET R ( E R ) V ν (N 2) PHF N f V ν (N 3) PHF N f HV HV f f FFS BFFS f LW f LC f N f ID ,8-8, 07, km/h p p ,85 2 0, ,85 3 0, autovet./ h / corsia 696 autovet./ h / corsia 0,925 ν 23 FFS 800 ν + 5 FFS 300 S FFS D FFS 300 2,6 06,5 km / h D ν/s 696/06,5 5,9 autov. equ./h/corsia LOS C Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 75

76 LOS per strade bidirezionali a due corsie () In questo tipo di strade i flussi nelle due direzioni si influenzano per cui si introduce il concetto di percentuale di tempo perso in coda dai veicoli per l impossibilità del sorpasso; tale tempo, assieme alla velocità, definisce il Livello si Servizio (LOS) della strada. L HCM considera due classi di strade assimilabili a quelle italiane C (classe I) e F (Classe II). Le condizioni base prevedono: larghezza corsie 3,6 m, larghezza banchine,8 m, sorpasso consentito lungo tutto il tracciato, solo autovetture, terreno pianeggiante, assenza di accessi, flusso ripartito al 50 % sulle due direzioni di marcia. Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 76

77 LOS per strade bidirezionali a due corsie (2) La valutazione si può fare anche per singole direzioni. Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 77

78 LOS per strade bidirezionali a due corsie (3) Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 78

79 LOS per strade bidirezionali a due corsie (3) Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 79

80 Stima della velocità flusso libero () FFS S FM + 0,025*(V F /f HV ) [km/h] FFS velocità di flusso libero (km/h), S MF velocità media misurata, V F Flusso misurato, f HV correzione per la presenza di veicoli pesanti. FFS velocità di flusso libero (km/h); FFS BFFS f LS f A BFFS velocità base di flusso libero, desunta come media ponderata delle velocità dei tratti, valutata dal diagrama delle velocità, in alternativa viene fissata dal progettista; f LS correzione per diversa larghezza della corsia e banchina [Exhibit 20-5] (km/h); f A correzione per presenza di accessi [Exhibit 20-6] (km/h); Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 80

81 Stima della velocità flusso libero (2) FFS BFFS f LS f A f LS correzione per diversa larghezza della corsia e banchina [Exhibit 20-5] (km/h); f A correzione per presenza di accessi [Exhibit 20-6] (km/h); Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 8

82 Calcolo del flusso di servizio Il Flusso di una strada in condizioni reali sarà: ν p V PHF f v p flusso orario di picco (valutato nei 5 min), [autovetture/h] V flusso orario reale di progetto [veic./h] PHF fattore dell ora di punta f G coefficiente che tiene conto delle tipo di ambiente (pianeggiante, collinare, ecc.); f HV coefficiente che tiene conto del tipo di veicoli G f HV Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 82

83 Coefficiente per il tipo di ambiente () ν p V PHF f G f HV Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 83

84 Coefficiente per il tipo di veicoli () ν p V PHF f G f HV f HV coefficiente che tiene conto del tipo di veicoli; f HV + P T (E T ) + P R (E R ) P T, P R rappresentano rispettivamente le percentuali dei veicoli pesanti e degli autobus o veicoli turistici sul traffico totale; E T, E R numero di autovetture equivalenti rispettivamente a un veicolo pesante e un autobus. Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 84

85 Coefficiente per il tipo di veicoli (2) ν p V PHF f G f HV f HV coefficiente che tiene conto del tipo di veicoli; f HV + P T (E T ) + P R (E R ) P T, P R rappresentano rispettivamente le percentuali dei veicoli pesanti e degli autobus o veicoli turistici sul traffico totale; E T, E R numero di autovetture equivalenti rispettivamente a un veicolo pesante e un autobus. Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 85

86 Determinazione della velocità media ATS FFS 0,025 * v p - f np [km/h] ATS (Average Travel Speed) velocità media per entrambi i sensi (km/h); FFS velocità di flusso libero (km/h); v p flusso di servizio calcolato [autov./h]; f np correzione per presenza di zone con sorpasso impedito [Exhibit 20-] (km/h); Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 86

87 Determinazione della % di tempo perso PTSF BPTSF + f d / np PTSF (Percent Time Spent Following) percentuale di tempo perso (%), tiene conto delle zone con sorpasso impedito e della distribuzione dei flussi nelle due direzioni; BPTS percentuale base di tempo perso (%); f d/np correzione per presenza di zone con sorpasso impedito [Exhibit 20-2] (km/h); BPTSF 00 ( ) 0, ν e v p flusso di servizio calcolato [autov./h]; p Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 87

88 Esempio di calcolo () Determinare il LOS per una strada extraurbana di tipo C (Corsie 3,75 m banchine,75 m) con: BFFS 95 km/h, terreno ondulato, 60 % di zone in cui non è consentito il sorpasso, frequenza accessi 3/km. V 200 veic./h; PHF 0,88; Distribuzione traffico nei due sensi 60 % e 40 %, 6 % di veicoli pesanti, 2 % veicoli ricreativi; V 200 ν 42 [autov./ h] f 0, 969 PHF f f 0,88 0,99 0,969 HV + P (E ) + P (E ) + 0,06 (,5 ) + 0,02 (, ) G HV FFS BFFS f LS f A 95-2, 2,0 90,9 km/h ATS FFS - 0,025 * v p f np 90,9-0,025 * 42,88 7,3 T T R R ν V PHF f G f HV ,88 [autov./ h] f ) + P ) + 0,06 (,0 ) + 0,02 (,0 ) HV + PT (ET R (E R BPTSF 00 0, ν 0, ( e ) 00 ( e ) 70% PTSF BPTSF + f ,5 d / np 77,5% Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 88

89 Esempio di calcolo (2) ATS 7,3 km/h PTSF 77,5 % LOS D Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 89

90 Analisi Direzionale, FSS FFS d S FM + 0,025*(V F /f HV ) [km/h] FFS d velocità di flusso libero (km/h), S MF velocità media misurata, V F Flusso misurato, f HV correzione per la presenza di veicoli pesanti. FFS d velocità di flusso libero (km/h); FFS d BFFS f LS f A BFFS velocità base di flusso libero, desunta come media ponderata delle velocità dei tratti, valutata dal diagrama delle velocità, in alternativa viene fissata dal progettista; f LS correzione per diversa larghezza della corsia e banchina [Exhibit 20-5] (km/h); f A correzione per presenza di accessi [Exhibit 20-6] (km/h); Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 90

91 Analisi Direzionali, ν () ν d V PHF f G f HV ν o V PHF f o G f HV v d flusso orario di picco (valutato nei 5 min) nella direzione analizzata, [autovetture/h] v o flusso orario di picco (valutato nei 5 min) nella direzione opposta, [autovetture/h] V flusso orario reale di progetto nella direzione analizzata [veic./h] V o flusso orario reale di progetto nella direzione opposta[veic./h] PHF fattore dell ora di punta f G coefficiente che tiene conto delle tipo di ambiente (pianeggiante, collinare, ecc.); f HV coefficiente che tiene conto del tipo di veicoli Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 9

92 Analisi Direzionale Estesa, f G () ν V PHF f G f HV Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 92

93 Analisi Direzionale specifica, f G (2) ν V PHF f G f HV In terreni pianeggianti e collinari, su salite con pendenze P 3% e lunghezze P 0,4 km ma < km si può fare un analisi specifica, mentre se la lunghezza è P km si è obbligati a fare un analisi specifica. Per terreni montagnosi si utilizza sempre l analisi specifica. Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 93

94 Analisi Direzionale Estesa, f HV () ν V PHF f G f HV f HV coefficiente che tiene conto del tipo di veicoli; f HV + P T (E T ) + P R (E R ) P T, P R rappresentano rispettivamente le percentuali dei veicoli pesanti e degli autobus o veicoli turistici sul traffico totale; E T, E R numero di autovetture equivalenti rispettivamente a un veicolo pesante e un autobus. Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 94

95 Analisi Direzionale Estesa, f HV (2) ν V PHF f G f HV f HV coefficiente che tiene conto del tipo di veicoli; f HV + P T (E T ) + P R (E R ) P T, P R rappresentano rispettivamente le percentuali dei veicoli pesanti e degli autobus o veicoli turistici sul traffico totale; E T, E R numero di autovetture equivalenti rispettivamente a un veicolo pesante e un autobus. Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 95

96 ν Analisi Direzionale Specifica salite, f HV () V PHF f G f HV f HV + P T (E T ) + P R (E R ) Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 96

97 Analisi Direzionale Specifica salite, f HV (2) ν V PHF f G f HV f HV + P T (E T ) + P R (E R ) Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 97

98 Analisi Direzionale Specifica discese V ν f PHF f G f G HV f HV + P T (E T ) + P In terreni pianeggianti o collinari le discese con pendenze P 3% e lunghezze P km si è obbligati a fare un analisi specifica. Per terreni montagnosi si utilizza sempre l analisi specifica. Si utilizzano le tabelle per le valutazioni estese, e si utilizzano sempre i valori per il terreno level R (E R ) Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 98

99 ν Analisi Direzionale Specifica discese forti V PHF f G f HV f HV + P TC P T ( E ) + ( P ) P (E ) + P (E ) TC TC T T R R P TC, P T, P R rappresentano rispettivamente le percentuali dei veicoli pesanti con velocità ridotta, veicoli pesanti, autobus e veicoli turistici sul traffico totale; E TC, E T, E R numero di autovetture equivalenti rispettivamente a un veicolo pesante con velocità ridotta, un veicolo pesante e un autobus. Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 99

100 Determinazione della velocità media ATS d FFS d 0,025 * (v d + v o )- f np ATS d velocità media nella direzione di analisi (km/h); [km/h] FFS d velocità di flusso libero nella direzione di analisi (km/h); v d flusso di servizio calcolato nella direzione di analisi [autov./h]; v o flusso di servizio calcolato nella direzione opposta [autov./h]; f np correzione per presenza di zone con sorpasso impedito [Exhibit 20-9] (km/h); Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 00

101 Determinazione della % di tempo perso PTSF BPTSF + f d d PTSF d percentuale di tempo perso (%) nella direzione di analisi, tiene conto delle zone con sorpasso impedito e della distribuzione dei flussi nelle due direzioni; BPTS d percentuale base di tempo perso nella direzione di analisi (%); f d/np correzione per presenza di zone con sorpasso impedito nella direzione di analisi [Exhibit 20-20] (km/h); BPTSF d 00 np ( ) a ν e v d flusso di servizio calcolato [autov./h]; b d Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 0

102 Corsie di sorpasso Lu Lpl Lde Ld d t ( L + L L ) L L + u pl de L d lunghezza della rimanente porzione di sezione stradale a valle della corsia di sorpasso [km]; L t lunghezza totale della sezione di analisi [km]; L u lunghezza del tratto a monte della corsia di sorpasso [km]; L pl lunghezza della corsia di sorpasso compresi raccordi [km]; L de lunghezza del tratto a valle che risente della corsia di sorpasso [km], [Exhibit 20-23]; Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 02

103 Determinazione della % di tempo perso () PTSF pl PTSF d L u + L d + f pl L L t pl + f + 2 pl L de PTSF pl percentuale di tempo perso in coda per l intera sezione includendo la corsia di sorpasso; PTSF d percentuale di tempo perso in coda per l intera sezione senza la corsia di sorpasso; f pl fattore per effetto della corsia di sorpasso [Exhibit 20-24]; Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 03

104 Determinazione della % di tempo perso (2) PTSF pl percentuale di tempo perso in coda per l intera sezione includendo la corsia di sorpasso; PTSF d percentuale di tempo perso in coda per l intera sezione senza la corsia di sorpasso; f pl fattore per effetto della corsia di sorpasso [Exhibit 20-24]; Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 04

105 Determinazione della velocità media () ATS pl L u + ATSd L Ld + f pl pl L + t 2 L + f de pl ATS pl velocità media per l intera sezione includendo la corsia di sorpasso; ATS d velocità media per l intera sezione senza la corsia di sorpasso; f pl fattore per effetto della corsia di sorpasso [Exhibit 20-24]; Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 05

106 Determinazione della velocità media (2) ATS pl velocità media per l intera sezione includendo la corsia di sorpasso; ATS d velocità media per l intera sezione senza la corsia di sorpasso; f pl fattore per effetto della corsia di sorpasso [Exhibit 20-24]; Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 06

107 Corsie di arrampicamento () La procedura è simile a quella delle corsie di sorpasso con alcune varianti: Nell applicare la procedura di analisi direzionale per la strada priva di corsia di arrampicamento i fattori correttivi f G e f HV si devono riferire alla specifica livelletta in esame; Il fattore f pl va calcolato con la [Exibit 20-27] L u 0; L d 0; L de 0; Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 07

108 Valutazioni complessive di più tratti specifici Roberto Roberti 08

109 LOS Strade urbane Per le strade urbane i livelli di servizio vengono definiti attraverso la velocità media tenendo conto di eventuali fermate. Corrispondenza categorie CdS: A(urb.) D D - E E Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 09

110 Caratteristiche delle strade urbane Roberto Roberti 0

111 Ritardo in un nodo Roberto Roberti

112 Determinazione dei Livelli si servizio () Roberto Roberti 2

113 Determinazione dei Livelli si servizio (2) Roberto Roberti 3

114 Determinazione dei Livelli si servizio (3) S A L d T R ST T + d R S A 3600 ST L Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 4

115 Determinazione dei Livelli si servizio (4) Roberto Roberti 5

116 Determinazione dei Livelli si servizio (5) Roberto Roberti 6

117 Discussione E comunque ricordate che l altra coda va sempre più veloce... Roberto Roberti roberto.roberti@dia.units.it 7