Settembre Responsabile: Dott. Ing. Carlo Caruso. Gruppo di lavoro: Dott. Ing. Giuseppe Tripodi Dott. Pianif. Terr.

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2 Legge n. 345/97 Accordo di programma quadro in materia di trasporti Realizzazione di un sistema integrato di accessibilità ferroviaria e stradale all'aeroporto di Malpensa 2000 ( CONVENZIONE DEL ) Collegamento tra la S.S.n.11 "Padana Superiore" a Magenta e la Tangenziale ovest di Milano Variante di Abbiategrasso sulla S.S.n.494 e adeguamento in sede del tratto Abbiategrasso Vigevano fino al nuovo ponte sul Ticino Studio di Traffico Settembre 2014 Responsabile: Dott. Ing. Carlo Caruso Gruppo di lavoro: Dott. Ing. Giuseppe Tripodi Dott. Pianif. Terr. Annalisa Rollandi

3 INDICE 1. INTRODUZIONE OBIETTIVI E RISULTANZE DELLO STUDIO DESCRIZIONE DELL INTERVENTO GLI SCENARI DI TRAFFICO ANALIZZATI I DATI DI RIFERIMENTO LA ZONIZZAZIONE TERRITORIALE LA ZONIZZAZIONE REGIONALE LA RETE SIMULATA LE PRINCIPALI BANCHE DATI DI RIFERIMENTO LA RICOSTRUZIONE DELLA DOMANDA DI MOBILITÀ NELLO SCENARIO ATTUALE LA DOMANDA DI MOBILITÀ DELLE PERSONE E DELLE MERCI LA VALIDAZIONE DEL MODELLO DI TRAFFICO NELLO STATO DI FATTO FLUSSI DI TRAFFICO NELLO SCENARIO STATO DI FATTO INTEREVENTI PROGRAMMATICI PREVISTI LO SCENARIO PROGRAMMATICO LO SCENARIO PROGETTUALE FLUSSOGRAMMI DIFFERENZA RAPPORTO FLUSSO/CAPACITÀ LE PERFORMANCES DI SERVIZIO VERIFICA FUNZIONALE DELLE ROTATORIE OBIETTIVI DELLA VERIFICA FUNZIONALE INTERSEZIONI ANALIZZATE METODOLOGIA DI ANALISI: IL GIRABASE I RISULTATI DELLE VERIFICHE FUNZIONALI LA ROTATORIA DI PONTE NUOVO

4 LA ROTATORIA DI ALBAIRATE LA ROTATORIA DI MAGENTA I LIVELLI DI SERVIZIO LA MICRO SIMULAZIONE SCHEMA DELL INTERSEZIONE STIMA DELLE MATRICI O/D RETE IN VISSIM MICROSIMULAZIONE: PRINCIPALI RISULTATI SINTESI DELLE PERFORMANCES DELL INTERSEZIONE TEMPI E VELOCITÀ DI PERCORRENZA ALCUNE IMMAGINI DELLA MICROSIMULAZIONE CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE APPENDICE IL MODELLO VISSIM

5 INDICE DELLE FIGURE FIGURA 1 PLANIMETRIA DELL'OPERA PROGETTUALE IN ALBARIATE, MAGENTA E ABBIATEGRASSO... 9 FIGURA 2 PLANIMETRIA DELL'OPERA PROGETTUALE VARIANTE DI PONTE NUOVO FIGURA 3 PLANIMETRIA DELLA ROTATORIA IN PROGETTO A MAGENTA FIGURA 4 - MAPPA DELLA ZONIZZAZIONE CONSIDERATA FIGURA 5 MAPPA DEL GRAFO REGIONALE CONSIDERATO FIGURA 6 MAPPA DEL GRAFO NELL'AREA DI STUDIO FIGURA 7 - MAPPA DELLE SEZIONI DI RILIEVO DEI FLUSSI STRADALI CONSIDERATE PRESSO L AREA DI STUDIO FIGURA 8 - ANALISI ASSEGNAZIONE GIORNO FERIALE PER L AREA DI STUDIO FIGURA 9 - FLUSSOGRAMMA DELLO SCENARIO SDF DELL ORA DI PUNTA DELLA MATTINA DI UN GIORNO FERIALE FIGURA 10 - FLUSSOGRAMMA DELLO SCENARIO SPR DELL ORA DI PUNTA DELLA MATTINA DI UN GIORNO FERIALE FIGURA 11 - FLUSSOGRAMMA DELLO SCENARIO SDP DELL ORA DI PUNTA DELLA MATTINA DI UN GIORNO FERIALE FIGURA 12 - FLUSSOGRAMMA DIFFERENZA TRA LO SCENARIO SDP E LO SCENARIO SDF NELL ORA DI PUNTA DELLA MATTINA DI UN GIORNO FERIALE FIGURA 13 - FLUSSOGRAMMA TRA LO SCENARIO SDP E LO SCENARIO SPR NELL ORA DI PUNTA DELLA MATTINA DI UN GIORNO FERIALE FIGURA 14 - FLUSSOGRAMMA FLUSSO/CAPACITÀ SCENARIO SDF NELL ORA DI PUNTA DELLA MATTINA DI UN GIORNO FERIALE FIGURA 15 - FLUSSOGRAMMA FLUSSO/CAPACITÀ SCENARIO SPR NELL ORA DI PUNTA DELLA MATTINA DI UN GIORNO FERIALE FIGURA 16 - FLUSSOGRAMMA FLUSSO/CAPACITÀ SCENARIO SDP NELL ORA DI PUNTA DELLA MATTINA DI UN GIORNO FERIALE FIGURA 17 - RETE OGGETTO DI ANALISI PER LE PERFORMANCE DI SERVIZIO FIGURA 18 - LOCALIZZAZIONE DELLE INTERSEZIONI ANALIZZATE FIGURA 19 ROTATORIA IN LOCALITÀ PONTE NUOVO FIGURA 20 ROTATORIA IN LOCALITÀ ALBAIRATE FIGURA 21 ROTATORIA IN LOCALITÀ MAGENTA FIGURA 22 - I DATI GEOMETRICI DI UNA ROTATORIA

6 FIGURA 23: SCHEMA DEGLI ACCESSI E DELLE USCITE DALLA ROTATORIA OGGETTO DI STUDIO FIGURA 24 - LOCALIZZAZIONE DELLE SEZIONI DI RILIEVO NELL'AREA OGGETTO DI STUDIO FIGURA 25 - RETE DELLA MICRO SIMULAZIONE FIGURA 26 - IMMAGINE 1 TRATTA DAL FILMATO DELLA MICROSIMULAZIONE FIGURA 27 - IMMAGINE 2 TRATTA DAL FILMATO DELLA MICROSIMULAZIONE FIGURA 28 - IMMAGINE 3 TRATTA DAL FILMATO DELLA MICROSIMULAZIONE FIGURA 29 - MODELLO DI SUCCESSIONE DEI VEICOLI (DA: WIEDEMANN) FIGURA 30: MODELLO DI SUCCESSIONE DEI VEICOLI (DA: WIEDEMANN) FIGURA 31 - ESEMPIO DI FUNZIONE DI ACCELERAZIONE FIGURA 32 - ESEMPIO DI DISTRIBUZIONE DI VELOCITÀ DESIDERATA FIGURA 33 - ESEMPIO DI DEFINIZIONE IN 2D DELLE DIMENSIONI DI UN MEZZO PESANTE FIGURA 34 - ESEMPIO DI DEFINIZIONE IN 3D DEL MODELLO DI UN TRAM FIGURA 35 - PARAMETRI DEL COMPORTAMENTO DI GUIDA FIGURA 36 - ESEMPIO DI CURVA DI SATURAZIONE IN AMBITO URBANO FIGURA 37 - ESEMPI DI CURVE DI SATURAZIONE IN AMBITO EXTRAURBANO/AUTOSTRADALE FIGURA 38 - ESEMPI DI CURVE DI SATURAZIONE IN AMBITO EXTRAURBANO/AUTOSTRADALE FIGURA 39 - PRINCIPI DEL DIRITTO DI PRECEDENZA

7 INDICE DELLE TABELLE TABELLA 1 - DEFINIZIONE DELLE ZONE DELLA MATRICE REGIONALE TABELLA 2 -SUDDIVISIONE INTRACOMUNALE DELLE PRINCIPALI CITTÀ LOMBARDE TABELLA 3 - CLASSIFICAZIONE DEGLI ARCHI STRADALI DEL GRAFO TABELLA 4 - VALORI DELL'ANALISI ASSEGNAZIONE NELL'AREA DI STUDIO PER LA SIMULAZIONE CONDOTTA TABELLA 5 - ELENCO DELLE OPERE PROGRAMMATICHE TABELLA 6 - LDS SECONDO HCM 1985 ED HCM 2000 (FLUSSI BIDIREZIONALI) TABELLA 7 - MACROINDICATORI TRASPORTISTICI PER GLI SCENARI ANALIZZATI TABELLA 8 - MATRICE DEI VEICOLI EQUIVALENTI RELATIVA ALLA ROTATORIA DI PONTE NUOVO NELLO SCENARIO SDP NELL ORA DI PUNTA DEL MATTINO DI UN GIORNO FERIALE TABELLA 9 - RISULTATI RELATIVI ALLA ROTATORIA DI PONTE NUOVO TABELLA 10 - MATRICE DEI VEICOLI EQUIVALENTI RELATIVA ALLA ROTATORIA DI ALBAIRATE NELLO SCENARIO SDP NELL ORA DI PUNTA DEL MATTINO DI UN GIORNO FERIALE TABELLA 11 - RISULTATI RELATIVI ALLA ROTATORIA DI ALBAIRATE TABELLA 12 - MATRICE DEI VEICOLI EQUIVALENTI RELATIVA ALLA ROTATORIA DI MAGENTA NELLO SCENARIO SDP NELL ORA DI PUNTA DEL MATTINO DI UN GIORNO FERIALE TABELLA 13 - RISULTATI RELATIVI ALLA ROTATORIA DI MAGENTA CON DOPPIO ATTESTAMENTO TABELLA 14 - VALORI LDS INDICATI DA NORMATIVA TABELLA 15 -VALORI LDS DELLA ROTATORIA DI PONTE NUOVO TABELLA 16 - VALORI LDS DELLA ROTATORIA DI ALBAIRATE TABELLA 17 - VALORI LDS DELLA ROTATORIA DI MAGENTA TABELLA 18 - MATRICE O/D DELLE AUTO, DELLA MATTINA DI UN GIORNO FERIALE TABELLA 19 - MATRICE O/D DELLE MOTO, DELLA MATTINA DI UN GIORNO FERIALE TABELLA 20 - MATRICE O/D DEI COMMERCIALI LEGGERI, DELLA MATTINA DI UN GIORNO FERIALE TABELLA 21 - MATRICE O/D DEI MEZZI PESANTI, DELLA MATTINA DI UN GIORNO FERIALE TABELLA 22 - PERFORMANCES DI SINTESI NELL ORA DI PUNTA DELLA MATTINA DI UN GIORNO FERIALE TABELLA 23 - TEMPI E VELOCITÀ DI PERCORRENZA NELLO SCENARIO PROGETTUALE DELLA MATTINA

8 1. Introduzione 1.1. Obiettivi e risultanze dello studio Il presente Studio di Traffico valuta gli effetti indotti dall intervento oggetto di analisi, il quale si inquadra nelle opere di adeguamento e potenziamento della viabilità di connessione con l aeroporto di Malpensa. Nel presente documento, per semplicità di lettura, l'insieme di tutti gli elementi componenti l'opera in progetto vengono identificati come MAGENTA-MILANO. Tale potenziamento ha l obiettivo di migliorare le condizioni di fluidità e accessibilità a Malpensa, anche in vista dei futuri sviluppi dell area stessa. Inoltre questo studio fornisce dati e indicazioni utili alla corretta progettazione e al dimensionamento delle sovrastrutture e degli impianti annessi. Le valutazione trasportistiche predisposte confrontano uno scenario programmatico con uno scenario progettuale. Si vuole fin da ora sottolineare che l impatto degli interventi programmatici nell area di interesse non è particolarmente significativo, prevedendo un numero ridotto di nuove infrastrutture stradali che hanno una significativa relazione con l'opera infrastrutturale in progetto. Sono stati quindi considerati i seguenti scenari, elaborati modellisticamente per l ora di punta della mattina di un giorno feriale, che rappresenta la situazione di massimo carico per l intervento in oggetto, vista la predominate valenza pendolare dell area: scenario attuale (Stato di Fatto o SDF): è determinato dalla domanda di traffico ad oggi presente sulla rete di studio, così come rilevata da indagini e rilievi di traffico e ricostruita modellisticamente; scenario programmatico-tendenziale (Stato Programmatico o SPR): è determinato dalla domanda attesa, a fronte della realizzazione degli interventi stradali e infrastrutturali previsti dal Quadro di Riferimento Programmatico Lombardo, ad esclusione dell intervento in oggetto (MAGENTA- MILANO). Considerando la particolare collocazione geografica dell opera in progetto e la tipicità delle opere programmatiche, che in prima analisi non svolgono funzione di collegamento alternativo 7

9 all opera stessa, è possibile considerare, in prima approssimazione, che lo scenario programmatico è paragonabile allo scenario di non intervento in termini di domanda attesa di traffico, in quanto si prevede che gli interventi programmatici previsti non abbiano significative influenze sull opera in progetto; scenario progettuale (Stato di Progetto o SDP): è determinato dalla domanda attesa, a fronte della realizzazione degli interventi stradali e infrastrutturali in programma e dell intervento in oggetto (MAGENTA-MILANO), considerato sia in termini di infrastrutture viarie previste che di traffico indotto Descrizione dell intervento Come sopra anticipato, l intervento MAGENTA-MILANO, è costituito da una serie di diversi interventi interconnessi tra loro ed articolato come di seguito esposto: Collegamento tra la S.S. 526 a Magenta e la S.P. 114 ad Albairate con tracciato in sede nuova per l intero tratto (a semplice carreggiata del tipo C1 ), per uno sviluppo di Km 9,1; Variante di Abbiategrasso, in nuova sede con tipologia a carreggiata semplice del tipo C1, dalla S.S. 494 (a sud di Abbiategrasso), con esclusione del nuovo ponte sul Ticino, e il tratto in progetto Magenta-Milano, con connessione, mediante intersezione a raso (rotatoria), per una lunghezza di 7,2 Km ; Variante di Ponte Nuovo a Magenta, in sede nuova a carreggiata semplice del tipo C1, che collega la S.P. 117 in località Boffalora sopra Ticino con la S.S. 11, passando sopra il Naviglio Grande. Adeguamento dell'intersezione, attualmente semaforizzata, tra la S.S. 526 e le vie Isonzo e Punte Vecchio a Magenta, mediante la realizzazione di un intersezione a raso di tipo rotatoria con precedenza sull'anello. 8

10 Figura 1 Planimetria dell'opera progettuale in Albariate, Magenta e Abbiategrasso 9

11 Figura 2 Planimetria dell'opera progettuale variante di Ponte Nuovo Figura 3 Planimetria della rotatoria in progetto a Magenta 10

12 1.3. Gli scenari di traffico analizzati In questo studio sono stati simulati i seguenti scenari, per l ora di punta mattutina del giorno feriale: Scenario SDF: ricostruisce la situazione infrastrutturale attuale; Scenario SPR: ricostruisce la situazione di traffico nell ipotesi di non realizzazione dell opera MAGENTA-MILANO; Scenario SDP: ricostruisce la situazione di traffico nell ipotesi di completamento dell intera opera MAGENTA-MILANO. 11

13 2. I dati di riferimento Le stime sulla domanda destinata ad impegnare la MAGENTA-MILANO, completata nelle diverse tratte in cui è strutturata, sono state ottenute mediante l utilizzo di un modello di simulazione dei flussi di traffico implementato con il software VISUM, prodotto e commercializzato dalla società PTV. VISUM è uno strumento di modellazione del traffico riconosciuto unanimemente dalla comunità scientifica come riferimento per tale tipo di simulazioni. Il modello di simulazione dei flussi di traffico, riferito all intero territorio regionale lombardo, è descritto in termini di offerta da un grafo stradale derivato dalla base dati NavTeq, mentre in termini di domanda si fa riferimento alle matrici origine/destinazione (O/D) relative agli spostamenti compiuti, nell ora di punta della mattina feriale, da persone e merci La zonizzazione territoriale LA ZONIZZAZIONE REGIONALE La zonizzazione di riferimento deriva da quella proposta dalla Regione Lombardia, che prevede oltre zone distribuite come riportato nella successiva tabella. DESCRIZIONE ZONA CASI UNITA' COMUNALI INTERNA 4 AGGREGAZIONI DI COMUNI INTERNA 1266 FRAZIONAMENTI (COMUNI ZONIZZATI) INTERNA 108 AEROPORTI INTERNA 79 PORTI NON IDENTIFICATI INTERNA 4 PROVINCE DI REGIONI CONFINANTI ESTERNA 30 REGIONI ITALIANE NON CONFINANTI ESTERNA 16 CANTONI SVIZZERI ESTERNA 7 ALTRE NAZIONI ESTERE ESTERNA 17 NON INDICA NON NOTA 2 TOTALE 1533 Tabella 1 - Definizione delle zone della matrice regionale 12

14 Le zone interne coincidono con i comuni (1.266 casi) o loro aggregazioni (108 casi) tranne che per le principali città (quelle con più di abitanti) che sono divise in sottozone, come di seguito descritto. COMUNE CASI COMUNE CASI COMUNE CASI BERGAMO 7 LEGNANO 2 RHO 3 BRESCIA 9 LODI 2 SESTO S.GIOVANNI 2 BUSTO ARSIZIO 2 MANTOVA 5 VARESE 5 CINISELLO B. 2 MILANO 16 VIGEVANO 2 COMO 9 MONZA 5 TOTALE 33 CREMONA 5 PAVIA 2 Tabella 2 -Suddivisione intracomunale delle principali città lombarde La successiva figura visualizza la zonizzazione di traffico adottata per la disaggregazione della mobilità che caratterizza il territorio lombardo e le aree esterne ai confini regionali. 13

15 Zonizzazione Confine provinciale Confine Regionale Figura 4 - Mappa della zonizzazione considerata 2.2. La rete simulata Lo strumento di analisi utilizzato per la modellizzazione del sistema di offerta si basa su un grafo di rete stradale complessivamente costituito da: oltre nodi (con associata la tipologia dello svincolo che essi rappresentano); oltre archi orientati (con associate informazioni quali, ad esempio, la lunghezza, la capacità di deflusso oraria in termini di veicoli equivalenti, la velocità di progetto, le funzioni di costo, il nome della strada, etc.); oltre manovre di svolta (con associato il perditempo agli incroci). La successiva figura visualizza il grafo del modello di traffico utilizzato. 14

16 Autostrade Viabilità principale Viabilità secondaria Viabilità locale Area di studio Figura 5 Mappa del grafo regionale considerato 15

17 Magenta Albairate Abbiategrasso Autostrade Viabilità principale Viabilità secondaria Viabilità locale Area di studio Figura 6 Mappa del grafo nell'area di studio Per quanto concerne la caratterizzazione del grafo si è proceduto all organizzazione della rete in 4 classi principali di strade, ciascuna delle quali suddivisa, a sua volta, in varie sottoclassi in ragione dei valori di capacità, della forma funzionale della curva di deflusso e della velocità di percorrenza ad arco scarico. La classificazione principale utilizzata è riportata nella tabella successiva. Tabella 3 - Classificazione degli archi stradali del grafo 16

18 Si è scelto di utilizzare il modello di assegnazione stocastico, che considera un certo livello di soggettività da parte dell utente nel valutare i costi generalizzati dei percorsi, che rende possibile anche l utilizzo di percorsi alternativi Le principali banche dati di riferimento Per la ricostruzione della domanda attuale di spostamento delle persone si è fatto riferimento all indagine O/D 2002 della regione Lombardia, già citata in termini di zonizzazione adottata. Tale banca dati, predisposta dalla Regione Lombardia nel 2002 sulla base di due principali indagini, quella alle famiglie residenti (tramite interviste telefoniche di tipo CATI, ovvero Computed Aided Telephone Interview) e quella cordonale ai non residenti in ingresso in Regione, ha fornito la matrice Origine/Destinazione di riferimento per la mobilità delle persone. Tale matrice è stata elaborata in base alle zone di traffico, al mezzo utilizzato ed agli orari degli spostamenti, per ricavarne le matrici dei mezzi leggeri relative agli orari di punta: tale matrice è stata utilizzata nel modello VISUM come stima iniziale del processo di correzione e calibrazione modellistica, di seguito illustrato. Per la ricostruzione della domanda di mobilità delle merci, non considerata dall indagine regionale, si è dovuto necessariamente procedere in modo diverso. In questo caso sono state considerate le informazioni raccolte da ISTAT sul traffico merci su strada, che opportunamente rielaborate hanno fornito una stima iniziale dei flussi dei veicoli merci. Ancora, relativamente alla matrice dell ora di punta, si è proceduto alla calibrazione sulla base dei conteggi di traffico nello scenario attuale. Sintetizzando le considerazioni effettuate, le banche dati sulla distribuzione dei flussi veicolari e la mobilità espressa dal territorio lombardo, sono le seguenti: matrice O/D regionale degli spostamenti delle persone (2002); dati ISTAT sulla mobilità delle merci (2005); volumi di traffico rilevato nell'ora di punta mattutina su via Magenta a Boffalora Sopra Ticino nel 2014; Dati di traffico presenti nel PGTU 2011 di Abbiategrasso, reperibili presso il Comune di Abbiategrasso; Dati di traffico presenti nel PGTU 2012 di Vigevano, reperibili presso il Comune di Abbiategrasso; 17

19 Dati delle sezioni regionali, reperibili presso "Lombardia Informatica S.p.A.", aggiornati al 2013; Dati di traffico autostradali, reperibili presso le concessionarie autostradali che operano sul territorio comunale; Dati di traffico di competenza ANAS, reperibili presso ANAS S.p.A. Dati di traffico sulle strade provinciali delle province di Milano, Bergamo, Brescia, Como, Cremona, Sondrio, Monza e Brianza, Lecco e Mantova, reperibili presso i rispettivi enti territoriali. Dati di traffico sulle strade comunali dei Comuni di Bergamo, Brescia, Cremona, Lecco Mantova, Milano, Pavia e Varese, Reperibili presso i rispettivi enti comunali. Nella successiva figura è riportata la localizzazione delle postazioni di misura dl traffico utilizzate per la calibrazione del presente modello di simulazione con dettaglio nell'area di studio analizzata. Complessivamente le informazioni raccolte hanno reso disponibile una banca dati totale di sezioni di monitoraggio della distribuzione attuale dei flussi veicolari sulla rete stradale regionale. Di seguito si mostra la collocazione delle sezioni di rilievo considerate presso l'area di studio. 18

20 Magenta Milano Albairate Abbiategrasso Figura 7 - Mappa delle sezioni di rilievo dei flussi stradali considerate presso l area di studio 19

21 3. La ricostruzione della domanda di mobilità nello scenario attuale 3.1. La domanda di mobilità delle persone e delle merci In merito alla domanda di spostamento passeggeri che il territorio lombardo esprime attualmente, la banca dati utilizzata come riferimento è costituita dalla matrice O/D predisposta dalla Regione Lombardia nel L indagine regionale ha riguardato un campione particolarmente esteso arrivando infatti, a contattare oltre residenti o domiciliati mediante intervista telefonica CATI, con un tasso di campionamento superiore all 8%. Alla rilevazione telefonica si sono aggiunte le indagini al cordone, che hanno riguardato circa utenti in ingresso nel territorio regionale con le diverse modalità di trasporto. L indagine ha restituito complessivamente una popolazione giornaliera mobile pari a circa individui, ognuno dei quali compie mediamente 2,65 spostamenti al giorno. Sul territorio regionale, giornalmente hanno luogo più di 15 milioni di spostamenti secondo le diverse modalità, per ciascuno dei quali si impiega mediamente un tempo di circa 27 minuti (quindi 1 ora e 12 minuti al giorno in mobilità per ogni individuo mobile). Ai fini del presente lavoro, si è analizzato il modo con cui si è ricavata la matrice O/D regionale, mediante interviste ad un campione di circa l 8% della popolazione. E facile constatare come, mediamente, ogni spostamento abbia un coefficiente di espansione prossimo a 12 (dato dal rapporto tra 1 e 0,08, ovvero tra l universo di riferimento ed il campione indagato), per cui si assiste ad una polarizzazione delle celle della matrice rispetto a tale valore (o ai suoi multipli). Conseguentemente, accade frequentemente che celle che andrebbero valorizzate con valori inferiori a 12 rimangono vuote (sottocampionamento), mentre in altri casi, meno numerosi, celle con un solo spostamento in campione sono state espanse a circa 12 spostamenti 20

22 portando ad un possibile sovra campionamento: in generale se ne ottiene una matrice O/D molto più sparsa (ovvero con molte più celle nulle) della matrice O/D reale. Per ovviare a tale problema (che ha ripercussioni importanti anche in fase di correzione e calibrazione delle matrici a partire dai dati di traffico), si è sviluppato un metodo di smoothing delle matrici derivate da indagini campionarie, che sostanzialmente tende a ridistribuire più omogeneamente gli spostamenti tra le diverse celle, preservando comunque i totali di riga e di colonna (ovvero mantenendo inalterati il numero di partenze ed arrivi in ciascuna zona, per ciascuno dei motivi e mezzi analizzati). In sintesi, tale metodo tende a ridistribuire gli spostamenti tra due zone considerando anche le alternative fornite dalle zone limitrofe, per non distorcere la struttura della matrice. Tale processo ha consentito di ottenere le matrici degli spostamenti delle persone con uguale numero di spostamenti, ma con diversa ripartizione tra le celle e soprattutto con un maggior numero di celle valorizzate. Nel caso delle merci, la matrice iniziale è stata ipotizzata nella sua struttura a partire dalle indagini ISTAT sulle merci (in mancanza di informazioni più precise, analoghe all indagine O/D regionale sulle persone), affidando alla fase di smoothing prima e di correzione e calibrazione poi, il compito di rendere tale dato più coerente possibile con la matrice O/D reale. A valle della fase di smoothing, si è proceduto quindi ad attuare la correzione e calibrazione delle matrici dell ora di punta, sia per i mezzi leggeri che per quelli pesanti. Tale fase consiste in un processo iterativo di assegnazione delle matrici, di successivo confronto con i dati rilevati nelle sezioni di misura e di modifica dei valori delle celle della matrice al fine di avvicinare i flussi stimati a quelli osservati. Questo processo presuppone una maggiore affidabilità nei rilievi dei flussi stradali rispetto alla stima della matrice O/D, pur non risolvendo completamente i problemi connessi a tale approccio. In particolare, si segnala da una parte una serie di problematicità sulle misure dei flussi, legate prevalentemente all esistenza di fluttuazioni su base oraria e giornaliera anche consistenti e all errore di rilievo riferibile al tipo di strumento di misura adottato, e dall altra alla difficoltà di conciliare un dato di matrice (dove ogni spostamento è caratterizzato da un orario di inizio e fine spostamento) ad un orario di transito in sezione, che si riferisce ad un istante (peraltro non precisato) dello spostamento descritto in matrice, con evidenti difficoltà nella definizione rigorosa della matrice oraria esattamente conciliabile con i flussi rilevati in un determinato lasso temporale. 21

23 Al di là di queste considerazioni, si è ritenuto opportuno procedere nel modo classico: il processo di correzione e calibrazione è iterativo perché in genere i metodi di correzione ipotizzano una dipendenza lineare tra i valori delle celle della matrice e i valori dei flussi di traffico, mentre nella realtà i modelli di assegnazione (al di là del metodo adottato) sono fortemente non lineari. L iterazione del processo di calibrazione e correzione consente di avvicinare progressivamente i dati osservati ed i dati simulati di flusso, operando via via in situazioni in cui l approssimazione lineare della dipendenza dei flussi dalle celle della matrice risulta più vicina alla realtà. Anche per questa fase si è sviluppato un metodo ad hoc, derivato da un modello di sintesi di tipo entropico delle matrici O/D, dovuto a Willumsen. La teoria matematica insita nei modelli di traffico dimostra l esistenza in generale di un numero illimitato di matrici O/D in grado di soddisfare i vincoli di coerenza con i flussi assegnati. L idea di fondo proposta dai modelli entropici è quella di generare, tra tutte le matrici O/D possibili, quella che, soddisfacendo i vincoli sulle sezioni misurate (o minimizzandone la distanza), nello stesso tempo massimizza l entropia, e quindi la dispersione, degli spostamenti. Nella funzione obiettivo di tale modello di sintesi è possibile considerare anche la minimizzazione della distanza dalla matrice O/D iniziale, scegliendo di fatto quale peso dare ai dati rilevati nelle sezioni di misura e quale peso dare ai dati ricavati dalle indagini O/D. Nella fattispecie, si è scelto di dare maggior peso ai flussi rispetto alle matrici O/D, enfatizzando tra i dati di sezione quelli che si trovavano nelle immediate vicinanze dell intervento, al fine di una migliore ricostruzione locale dei dati di traffico La validazione del modello di traffico nello Stato di Fatto L assegnazione della matrice ottenuta dal procedimento di stima ha restituito la distribuzione attuale del traffico veicolare sulla rete stradale dell area di studio, nell ora di punta del mattino di un giorno feriale. L attendibilità dei risultati conseguiti in termini di verosimiglianza tra distribuzione simulata e distribuzione reale dei flussi sulla rete di trasporto è stata verificata mediante la validazione dello scenario attuale, già analizzato in precedenti studi. 22

24 Il metodo di verifica applicato è quello denominato dell R2. Questa funzione statistica misura la correlazione esistente tra variabile indipendente (i flussi osservati) e variabile dipendente (i flussi stimati), attraverso la costruzione di un modello di regressione lineare: ha un valore compreso nell intervallo tra 0 e 1, ove 1 indica perfetta correlazione e 0 indica totale indipendenza tra le due variabili. Nell utilizzare tale parametro statistico, occorre fare attenzione anche al valore di pendenza della retta di regressione, dove 1 indica l assenza di distorsioni del bias (ovvero del valor medio delle due serie di dati: flussi osservati e flussi stimati) e all intercetta con l asse delle y. L effettiva coincidenza dei dati osservati e misurati si ottiene soltanto laddove R2 e la pendenza assumono valore uguale a 1 e l intercetta vale 0. Convenzionalmente si tende a considerare come attendibili le risultanze dell assegnazione di un modello di simulazione di traffico in grado di restituire una correlazione non inferiore a 0,80, mentre i valori di pendenza della retta di regressione dovrebbero essere compresi tra 0,9 e 1,1 (consentendo quindi oscillazioni in media di più o meno il 10% rispetto al valore misurato) e l intercetta deve avere un valore inferiore al 5-10% del valor medio dei dati osservati. Tale soglia nominale viene, inoltre, valutata anche in ragione della numerosità dei punti di confronto, dal momento che più è esteso l insieme dei punti di monitoraggio dei flussi, maggiore è la possibilità che possano rilevarsi distorsioni, magari di natura locale, rispetto alla tendenza generale del campione di analisi. Per quanto concerne il modello di traffico messo a punto, il confronto tra volumi di traffico simulati e volumi rilevati in campo è stato effettuato con riferimento a tutte le sezioni di confronto dell intera banca dati. Sotto il profilo delle risultanze, il test dell R2 evidenzia l elevata attendibilità dei risultati derivanti dalle assegnazioni del modello implementato; nella Tabella 4 sono riportati i valori del test dell R2, della pendenza (M) e dell intercetta (Q) per le simulazioni condotte rispetto allo scenario attuale per l ora di punta della mattina del giorno feriale con riferimento all area di studio. Si osservi come in tutti i casi si ottengono valori di R2 significativamente superiori a 0,9. A titolo illustrativo si veda la Figura 8 relative ai risultati dell analisi di assegnazione dello scenario SDF dell'ora di punta mattutina del giorno feriale, per il totale dei veicoli. 23

25 Figura 8 - Analisi assegnazione giorno feriale per l area di studio Feriale Sezioni 135 R² 0,97 Pendenza 0,98 Tabella 4 - Valori dell'analisi assegnazione nell'area di studio per la simulazione condotta 3.3. Flussi di traffico nello scenario Stato di Fatto Il diagramma di carico, che costituisce uno dei risultati principali delle simulazioni effettuate, riporta l entità del traffico su ciascun arco stradale della rete di trasporto complessiva, mediante una visualizzazione basata principalmente sullo spessore delle bande che descrivono i flussi (flussogrammi): lo spessore di tali bande risulta proporzionale all entità del flusso presente. Inoltre, oltre allo spessore, viene riportato il valore del flusso dei veicoli leggeri e pesanti in transito su ciascun arco nell ora di simulazione. Qui di seguito sono riportati i diagrammi di carico dello Scenario SDF in termini di veicoli equivalenti, relativi all ora di punta del mattino (8:00-9:00) di un giorno feriale per l area di studio analizzata. 24

26 Figura 9 - Flussogramma dello scenario SDF dell ora di punta della mattina di un giorno feriale 25

27 4. Intereventi programmatici previsti Si riportano in questo capitolo le opere riguardanti il quadro di riferimento programmatico. Gli interventi a scala regionale, provinciale ed interprovinciale sono elencati nella seguente tabella. NOME OPERA Collegamento SS11 da Molino Dorino a Autostrada dei Laghi Collegamento SS 11 e SS 233 RHO-MONZA Pedemontana C. Merlata Collegamento C. Merlata - SS33 BreBeMi (aperta nel 2014) TEEM (apertura parziale 2014) Variante SS233 Varesina Ammodernamento A4 Milano-Torino 4^ corsia dinamica A4 5^ corsia A8 Strada interquartiere Nord Milano Accordo di Programma ex Alfa di Arese SS415 Paullese Tangenziale Sud di Brescia Autostrada regionale Broni-Mortara IPB Variante di Morbegno 2 stralcio VA.CO.LE. Riqualifica SP40 Binasco-Melegnano Tabella 5 - Elenco delle opere programmatiche 26

28 5. Lo Scenario programmatico Sono state condotte le simulazioni per l ora di punta della mattina (8:00-9:00) di un giorno feriale, nel seguente scenario programmatico (Scenario SPR); Il diagramma di carico, che costituisce uno dei risultati principali delle simulazione effettuate, riporta l entità del traffico su ciascun arco stradale della rete di trasporto complessiva, mediante una visualizzazione basata principalmente sullo spessore e sul colore delle bande che descrivono i flussi (flussogrammi): lo spessore di tali bande risulta proporzionale all entità del flusso presente sull arco. Qui di seguito sono riportati i diagrammi di carico dello Scenario SPR in termini di veicoli equivalenti, relativi all ora di punta del mattino (8:00-9:00) per l area di studio considerata. 27

29 Figura 10 - Flussogramma dello scenario SPR dell ora di punta della mattina di un giorno feriale 28

30 6. Lo scenario progettuale Sono state condotte le simulazioni per l ora di punta della mattina (8:00-9:00) di un giorno feriale, nello scenario progettuale (Scenario SDP). Il diagramma di carico, che costituisce uno dei risultati principali delle simulazione effettuate, riporta l entità del traffico su ciascun arco stradale della rete di trasporto complessiva, mediante una visualizzazione basata principalmente sullo spessore e sul colore delle bande che descrivono i flussi (flussogrammi): lo spessore di tali bande risulta proporzionale all entità del flusso presente sull arco. Qui di seguito sono riportati i diagrammi di carico dei veicoli equivalenti, relativi l ora di punta della mattina (8:00-9:00) di un giorno feriale, per l area di studio considerata. 29

31 Figura 11 - Flussogramma dello scenario SDP dell ora di punta della mattina di un giorno feriale 30

32 7. Flussogrammi differenza In questo capitolo si illustrano I flussogrammi differenza, ovvero si mostra graficamente, mediante l'ausilio delle barre di flusso la variazione di flusso di traffico in termini di veicoli equivalenti tra diversi scenari. In rosso sono evidenziati gli incrementi di flusso di traffico ed in verde le riduzioni di flusso di traffico. Gli scenari confrontati sono di seguito elencati: Scenario SDP con SDF Scenario SDP con SPR 31

33 Veicoli equivalenti SDP- SDF Figura 12 - Flussogramma differenza tra lo scenario SDP e lo scenario SDF nell ora di punta della mattina di un giorno feriale 32

34

35 8. Rapporto Flusso/Capacità Le analisi precedentemente riportate considerano scenari che descrivono modellisticamente le situazioni di massimo carico corrispondenti all ora di punta della mattina di un giorno feriale. In questo capitolo si illustrano i diagrammi con i valori del rapporto Flusso/Capacità, utili a definire i Livelli di Servizio (LdS) secondo quanto indicato dalla normativa della Regione Lombardia DGR n. 8/1193 del 20 dicembre Il Livello di Servizio (LdS) di una tratta stradale è una misura della qualità del deflusso veicolare in quella tratta. Esistono sei livelli di servizio: A, B, C, D, E, F. Essi descrivono tutto il campo delle condizioni di circolazione, dalle situazioni operative migliori (LdS A) alle situazioni operative peggiori (LdS F). In maniera generica, i vari LdS definiscono i seguenti stadi di circolazione: LdS A: circolazione libera, cioè ogni veicolo si muove senza alcun vincolo ed in libertà assoluta di manovra entro la corrente: massimo comfort, flusso stabile; LdS B: il tipo di circolazione può considerarsi ancora libera ma si verifica una modesta riduzione nella velocità e le manovre cominciano a risentire della presenza degli altri utenti: comfort accettabile, flusso stabile; LdS C: la presenza degli altri veicoli determina vincoli sempre maggiori nel mantenere la velocità desiderata e nella libertà di manovra: si riduce il comfort ma il flusso ancora stabile; LdS D: si restringe il campo di scelta della velocità e la libertà di manovra; si ha elevata densità ed insorgono problemi di disturbo: il comfort si abbassa ed il flusso può divenire instabile; LdS E: il flusso si avvicina al limite della capacità compatibile con l arteria e si riducono la velocità e la libertà di manovra: il flusso diviene instabile in quanto anche modeste perturbazioni possono causare fenomeni di congestione; LdS F: flusso forzato: il volume veicolare smaltibile si abbassa insieme alla velocità; si verificano facilmente condizioni instabili di deflusso fino all insorgere di forti fenomeni di accodamento. 34

36 La stima del Livello di Servizio di un asse stradale in costruzione e della rete su cui esso avrà ricadute di carattere trasportistico è effettuata facendo riferimento a specifici modelli analitici. Tra i modelli, quelli che riscontrano la maggiore credibilità a livello internazionale sono quelli contenuti nell Highway Capacity Manual nelle sue versioni 1985 e 2000 (HCM 1985 ed HCM 2000). Si determinano in corrispondenza di condizioni di deflusso ideali, le portate di servizio indicate nella successiva tabella, per strade a carreggiata unica ed una corsia per senso di marcia. Tabella 6 - LdS secondo HCM 1985 ed HCM 2000 (flussi bidirezionali) Ai fini della progettazione la normativa regionale cita quanto segue: "A livello del tutto generale è opportuno, nel costruire nuove strade ovvero adeguare le esistenti, considerare come valore di riferimento per la progettazione il raggiungimento di un LdS C (medio su ogni singola tratta omogenea dell infrastruttura) in corrispondenza dell ora di punta tipica della strada. In considerazione di specifici vincoli di natura territoriale ed economica, ma soprattutto in ragione dei generali benefici al traffico che un arteria può comunque creare nell ambito della rete in cui si va ad inserire, è possibile accettare anche progetti con LdS inferiori (pari a D) purché supportati da uno studio di traffico che evidenzi l opportunità della realizzazione della strada." 35

37 Figura 14 - Flussogramma Flusso/Capacità scenario SDF nell ora di punta della mattina di un giorno feriale 36

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40 9. Le Performances di servizio Le performances di servizio della rete stradale, che ricade all'interno dell'opera progettuale MAGENTA- MILANO, sono state analizzate mettendo a confronto la domanda di traffico attesa sulla rete viaria analizzata, rispetto agli scenari considerati, per la fascia dell ora di punta della mattina di un giorno feriale. Vengono quindi valutati opportuni indicatori per verificare gli effetti connessi alla variazione della distribuzione del traffico sulla rete di riferimento dovuti alla realizzazione della MAGENTA-MILANO. Il calcolo delle performances di servizio, si è focalizzato in quella porzione di rete i cui effetti dovuti alla realizzazione dell'opera si risentono maggiormente, ovvero si sono considerate le zone comprese tra Abbiategrasso, Albairate e Robecco Sul Naviglio, includendo quindi gli effetti indotti dell'opera in progetto ma escludendola dall'analisi. Di seguito viene mostrata la rete analizzata. 39

41 Figura 17 - Rete oggetto di analisi per le Performance di servizio L analisi effettuata ha pertanto quale obiettivo la verifica e quantificazione dei miglioramenti nelle condizioni di fruibilità complessive della rete determinati dalla presenza dell infrastruttura di progetto. A livello metodologico, è possibile procedere con un analisi di tipo comparativo tra i diversi scenari. Tale raffronto è basato sui valori di tre macroindicatori di sintesi trasportistica. Gli identificatori analizzati sono i seguenti: le percorrenze complessive espresse in veicoli-chilometro, calcolate come somma complessiva dei chilometri percorsi dai veicoli in movimento sulla rete dell area di studio; la velocità media, espressa in km/h, di percorrenza sulla rete dell area di studio, determinata dalla media delle velocità calcolate su ciascun arco della rete nelle condizioni di traffico simulate; 40

42 il tempo totale speso in mobilità, espresso in ore, cioè il tempo complessivamente impiegato dai veicoli per compiere i percorsi ricadenti nella rete dell area di studio. Qui di seguito sono riportate le tabelle relative a tali macroindicatori per tutti gli scenari analizzati, relativamente all ora di punta della mattina del giorno feriale. Tabella 7 - Macroindicatori trasportistici per gli scenari analizzati Innanzitutto, come è possibile notare gli scenari Programmatico (SPR) e stato di Fatto (SDF) non presentano diversità rilevanti, come già ribadito in precedenza infatti l'area non è interessata da opere programmatiche di rilevanza. Quindi, rispetto agli scenari Programmatico (SPR) e stato di Fatto (SDF), in quello progettuale (SDP) si assiste ad un significativo decremento delle percorrenze complessive, pari a circa il 33%. Tale decremento, è attribuibile principalmente alla deviazione dei flussi di traffico dalla porzione di rete analizzata all'infrastruttura in progetto MAGENTA-MILANO. Non significative, invece sono le differenze e le variazione sulle velocità medie. Interessante anche l analisi del tempo totale speso sulla rete da tutti i veicoli circolanti. In coerenza con una riduzione delle percorrenze, si assiste ad una riduzione dei tempi di viaggio nello scenario progettuale analizzato, sempre rispetto agli scenari Programmatico (SPR) e stato di Fatto (SDF), con decrementi pari ad oltre il 32%. 41

43 10. Verifica funzionale delle rotatorie Obiettivi della verifica funzionale La verifica della capacità della rete di smaltire il traffico previsto nello scenario SDP si concentra sulla verifica funzionale delle tre rotatorie poste rispettivamente in località Ponte Nuovo, Albairate e Magenta. In particolare, tali obiettivi sono: verificare che le intersezioni considerate siano in grado di smaltire i flussi di traffico previsti nelle condizioni di massimo carico (scenario SDP dell ora di punta della mattina feriale); per tali intersezioni, calcolare la capacità residua al fine di valutare se siano in grado di smaltire l eventuale ulteriore incremento di traffico; determinare alcuni indicatori di performances delle intersezioni, quali i tempi medi di attesa e la lunghezza delle code, al fine di valutare l efficienza e l efficacia dell infrastruttura viaria. A titolo cautelativo, si è scelto di svolgere un ulteriore verifica della rotatoria in località Albairate mediante micro simulazione, nello scenario progettuale in un giorno feriale Intersezioni analizzate Le intersezioni analizzate sono le tre rotatorie evidenziate nella seguente figura. 42

44 Ponte Nuovo Magenta Albairate Figura 18 - Localizzazione delle intersezioni analizzate 2-Boffalora 1-Magenta 3-Novara Figura 19 Rotatoria in località Ponte Nuovo 43

45 2-Albairate 1-Milano 3-Magenta 5-C.na Bruciata 4-Vigevano Figura 20 Rotatoria in località Albairate 2-Aeroporto MXP 1-Magenta 3-Pontevecchio 4- Abbiategrasso Figura 21 Rotatoria in località Magenta 44

46 10.3. Metodologia di analisi: il GIRABASE Come anticipato nel Paragrafo 4, la verifica funzionale delle intersezioni previste, può essere concentrata sulle 3 rotatorie precedentemente illustrate. Fatta questa premessa, si è deciso di svolgere l analisi con il software trasportistico GIRABASE studiato in Francia dalla fine degli anni Settanta in specifico per l analisi delle rotatorie, e successivamente sviluppato come software certificato da parte del Centre d Etudes sur les Réseaux, les Transports, l Urbanisme et les constructions publiques (CERTU) e del Service d'etudes Techniques des Routes et Autoroutes (SETRA), due importanti enti che si occupano di pianificazione e progettazione delle infrastrutture di trasporto. GIRABASE consente di testare progetti di rotatorie in termini di capacità e di adattarne le caratteristiche geometriche sulla base delle previsioni di traffico. Le rotatorie considerate prevedono che il flusso sull anello abbia precedenza sui flussi in ingresso in rotatoria. L obiettivo prioritario di GIRABASE è quello di verificare e diagnosticare, per ciascuna rotatoria, la capacità di smaltire il traffico previsto e l eventuale presenza di capacità residua. GIRABASE considera una rotatoria come una serie di incroci a T (la disposizione dei rami influenza i calcoli); per ogni ramo, il traffico massimo in entrata (Capacità) dipende dal traffico generato a destra dell'ingresso, secondo una curva esponenziale decrescente di tipo Siegloch. Il traffico generato a destra del ramo è a sua volta funzione del traffico che circola sull anello a destra del ramo e del traffico uscente nel ramo stesso. La formula che ne deriva è la seguente: C = e tf qg ( tg ) 2 tf C = capacità, espresso in veicoli al secondo tg = intervallo critico, espresso in secondi tf = intervallo complementare, espresso in secondi Questo modello di calcolo dei veicoli che entrano in rotatoria, si basa sulle seguenti assunzioni: 45

47 nessun veicolo di una corrente secondaria si inserisce in una corrente principale in un tempo inferiore all intervallo critico tg; ogni veicolo di una corrente secondaria si inserisce in una corrente principale in un tempo compreso tra tg e tg+tf; N veicoli di una corrente secondaria si inseriscono in una corrente principale in un tempo compreso tra tg+tf(n-1) e tg+tfn. A partire dalle caratteristiche geometriche della rotatoria e dalla matrice completa della rotatoria (veicoli per ciascuna coppia di rami), GIRABASE calcola per ciascun ramo in ingresso: la riserva di capacità in percentuale e in veicoli/ora; i tempi medi e totali di attesa; la lunghezza media e massima della coda di veicoli. Per utilizzare GIRABASE servono una serie di informazioni per ciascuna rotatoria in esame. In particolare vengono forniti i seguenti dati, classificati come qui di seguito riportato. Dati preliminari = vengono forniti una descrizione della rotatoria e dei diversi rami in ingresso e uscita, nonché un ambito di localizzazione, tra i seguenti valori: extraurbano; periurbano; urbano. Tale ambito influenza i valori degli intervalli critici tg e tf. Dati geometrici = per ciascun ramo della rotatoria occorre fornire: numero di direttrici; angoli di confluenza; raggio interno (R); larghezza della banda interna sormontabile (Bf); larghezza dell anello centrale (LA); larghezza delle corsie di entrata (LE) e uscita (LS); 46

48 dimensione delle isole spartitraffico (LI); pendenza in casi superiori al 3%; presenza di svolta a destra continua. In Figura 22 sono riportate alcune delle grandezze geometriche richieste. Figura 22 - I dati geometrici di una rotatoria Dati di traffico = viene fornita la matrice del nodo, indicando il numero di veicoli entranti da ciascun ramo, disaggregati in funzione del ramo di uscita. Per gestire le diverse categorie di veicoli, GIRABASE suggerisce questi coefficienti di equivalenza: autovetture, pari a 1; 47

49 veicoli commerciali leggeri, pari a 1,5; veicoli commerciali pesanti, pari a 2; due ruote (ciclomotori e moto) pari a 0,5. In funzione dei suddetti dati, GIRABASE calcola la capacità di un ramo in ingresso, considerando il disturbo provocato da coloro che escono nello stesso ramo (in quanto il conducente non sempre arriva a determinare se i veicoli sull anello intendono lasciare la rotatoria), dagli attraversamenti pedonali e soprattutto dai veicoli che circolano nell anello davanti al loro ingresso, cui devono dare la precedenza. Oltre alla riserva di capacità, vengono calcolati i tempi di attesa e le lunghezze delle code. GIRABASE suggerisce anche come interpretare i dati forniti dal modello. Innanzitutto, valutando la riserva di capacità di ciascun ramo, espressa in percentuale, si considera che: se la riserva di capacità è superiore all 80% per tutti i rami in ingresso, la rotatoria non è giustificata; se tutti i rami hanno una riserva di capacità superiore al 50%, la dimensione dell anello della rotatoria può essere ridotto; se la riserva di capacità per un ramo è superiore al 50%, è possibile ipotizzare un sovradimensionamento dello stesso; se la riserva di capacità per un ramo è compresa tra il 5% ed il 25%, è prevedibile la formazione di code, più o meno lunghe. In questo caso è importante verificare se tali code possano propagarsi ad intersezioni vicine (inferiori ai 100 m), rendendo critica anche l uscita da tali intersezioni; se la riserva di capacità per un ramo è inferiore al 5% o addirittura negativa, è presumibile la formazione di code importanti, di saturazione e di progressivo blocco della rotatoria, e di conseguenza è richiesta una riprogettazione della rotatoria. Tra gli interventi suggeriti vi sono: allargamento del ramo di ingresso, ad esempio mediante la realizzazione di doppi attestamenti; allargamento dell isola spartitraffico, che quanto meno riduce la perturbazione dei veicoli che escono nello stesso ramo in analisi; allargamento della larghezza dell anello, che consente un più facile inserimento in rotatoria. Per quanto riguarda i tempi di attesa, questi indicano se la durata della fermata degli automobilisti rimane accettabile, e, come somma, forniscono il tempo speso dalla collettività a causa della rotatoria, consentendone anche una valutazione economica. 48

50 Infine, per quanto riguarda la lunghezza delle code, l informazione è importante soprattutto al fine di verificare l eventuale influenza che una coda su una rotatoria può avere su ulteriori intersezioni a monte della stessa. In questo caso, l ambito di localizzazione può consentire di migliorare l interpretazione dei risultati, secondo quanto di seguito riportato: in ambito urbano è più tollerabile al formazione di code, soprattutto nelle ore di picco, e non sempre è possibile aumentare la capacità della rotatoria; in ambito perturbano, la formazione di code con una certa regolarità risulta meno accettabile che in ambito urbano; in ambito extraurbano, la formazione di code, anche se occasionale, può costituire un pericolo per i veicoli in avvicinamento ed è quindi ancora meno accettabile I risultati delle verifiche funzionali In questo capitolo vengono riportati i risultati delle rotatorie precedentemente descritte. In particolare vengono illustrati i dati geometrici necessari per la verifica funzionale ed i risultati di tale verifica riferiti a ciascun ramo in termini di: riserva di capacità in veicoli/ora (Réserve de Capacité en uvp/h); riserva di capacità percentuale (capacità - veicoli entranti)/capacità (Réserve de Capacité en %); lunghezza media di stoccaggio veicoli (Longueur de Stockage moyenne); lunghezza massima di stoccaggio veicoli, imputati nel modello (Longueur de Stockage maximale); tempi medi di attesa (Temps d Attente moyen); tempi totali di attesa (Temps d Attente total). 49

51 LA ROTATORIA DI PONTE NUOVO O/D TOTALE TOTALE Tabella 8 - Matrice dei veicoli equivalenti relativa alla rotatoria di Ponte Nuovo nello scenario SDP nell ora di punta del mattino di un giorno feriale Tabella 9 - Risultati relativi alla rotatoria di Ponte Nuovo Tale rotatoria presenta delle ottime riserve di capacità su tutti i rami di accesso, evitando così accodamenti che si potrebbero ripercuotere sulla viabilità in progetto. 50

52 LA ROTATORIA DI ALBAIRATE O/D TOTALE TOTALE Tabella 10 - Matrice dei veicoli equivalenti relativa alla rotatoria di Albairate nello scenario SDP nell ora di punta del mattino di un giorno feriale Tabella 11 - Risultati relativi alla rotatoria di Albairate Tale rotatoria presenta delle ottime riserve di capacità su tutti i rami di accesso, evitando così accodamenti che si potrebbero ripercuotere sulla viabilità in progetto. 51

53 LA ROTATORIA DI MAGENTA O/D TOTALE TOTALE Tabella 12 - Matrice dei veicoli equivalenti relativa alla rotatoria di Magenta nello scenario SDP nell ora di punta del mattino di un giorno feriale Tabella 13 - Risultati relativi alla rotatoria di Magenta con doppio attestamento Tale rotatoria presenta delle ottime riserve di capacità su tutti i rami di accesso, evitando così accodamenti che si potrebbero ripercuotere sulla viabilità esistente di Magenta. 52

54 10.5. I Livelli di Servizio A valle delle verifiche svolte con GIRABASE, per ciascuna rotatoria analizzata si sono calcolati i Livelli di Servizio (di seguito LDS) dei rami delle stesse. Qui di seguito si riportano dapprima i valori dei Livelli di Servizio indicati in normativa, e successivamente i valori ottenuti dall esame di ciascuna rotatoria. LdS RITARDO MEDIO PER VEICOLO (sec/veic) A <10 B C D E F >50 Tabella 14 - Valori LdS indicati da normativa ROTATORIA di PONTENUOVO BRACCIA LDS 1- Magenta A 2- Boffalora A 3- Novara A Tabella 15 -Valori LdS della rotatoria di Ponte Nuovo ROTATORIA di ALBAIRATE BRACCIA LDS 1- Milano A 2- Albairate A 3- Magenta A 4- Vigevano A 5- C.na Bruciata A Tabella 16 - Valori LdS della rotatoria di Albairate ROTATORIA di MAGENTA BRACCIA LDS 1- Magenta A 2- Aeroporto di Malpensa A 3- Pontevecchio A 4- Abbiategrasso A Tabella 17 - Valori LdS della rotatoria di Magenta 53

55 10.6. La micro simulazione La volontà di verificare ulteriormente la funzionalità della rotatoria in progetto in località Albairate, ha portato ad individuare nei modelli di microsimulazione del traffico gli strumenti più corretti per questo tipo di valutazione. Tale scelta è stata indotta dalla volontà di simulare in modo accurato la viabilità dell area oggetto di studio, arrivando alla definizione dei singoli veicoli che vi transitano. Le dimensioni dell area in analisi hanno consentito da una parte di svolgere un accurata descrizione di tutti gli elementi utili a definire l offerta stradale e le relative regole di circolazione, dall altra hanno consentito di presentare dati di dettaglio sulle performances della rete futura, mediante opportuni indicatori. Il software modellistico individuato per le microsimulazioni del traffico è VISSIM, un tool sviluppato dalla società tedesca PTV, che rappresenta uno standard di riferimento per questo tipo di studi. Per una maggiore descrizione del software si rimanda all Appendice della presente relazione. In questa capitolo viene analizzata la geometria della rotatoria nello stato progettuale, viene riportata la matrice O/D dell intersezione, ed infine descritta l intersezione a partire dal livello di performances desunto dalla microsimulazione SCHEMA DELL INTERSEZIONE La rotatoria in località Albairate è formata da cinque braccia. Tutti consento l accesso e l uscita rispetto alle seguenti direzioni: Milano, Albairate, Magenta; Vigevano e Cascina Bruciata. 54

56 Albairate Milano Magenta Cascina Bruciata Vigevano Figura 23: Schema degli accessi e delle uscite dalla rotatoria oggetto di studio STIMA DELLE MATRICI O/D Nelle tabelle che seguono sono riportate le matrici Origine/Destinazione dell ora di punta (di seguito ODP) della mattina di un giorno feriale, espresse in veicoli totali. Tali matrici indicano, per ciascuna coppia di zone, il numero di veicoli che partono dalla prima zona e arrivano nella seconda. Le zone di riferimento coincidono con le sezioni di ingresso e uscita dall area di studio, evidenziate dai numeri della seguente figura. 55

57 Figura 24 - Localizzazione delle sezioni di rilievo nell'area oggetto di studio L ora di punta considerata è quella dalle 8.00 alle 9.00 di un giorno feriale, con una matrice totale pari a 2040 veicoli: qui di seguito si riportano le metrici O/D per ciascuna classe veicolare considerata nello studio di traffico. O/D TOTALE TOTALE Tabella 18 - Matrice O/D delle auto, della mattina di un giorno feriale O/D TOTALE TOTALE Tabella 19 - Matrice O/D delle moto, della mattina di un giorno feriale 56

58 O/D TOTALE TOTALE Tabella 20 - Matrice O/D dei commerciali leggeri, della mattina di un giorno feriale O/D TOTALE TOTALE Tabella 21 - Matrice O/D dei mezzi pesanti, della mattina di un giorno feriale RETE IN VISSIM La rete schematizzata in VISSIM presenta una geometria come quella schematizzata in Figura 23, con cinque rami in entrata, di cui 3 tutti con doppio attestamento (Milano, Magenta e Vigevano), e cinque rami in uscita. Figura 25 - Rete della micro simulazione 57

59 MICROSIMULAZIONE: PRINCIPALI RISULTATI Nel seguente paragrafo vengono illustrate le principali risultanze desumibili dalla microsimulazione dello SDP, utili alla descrizione dell intersezione. La funzionalità della rete progettuale è stata verificata nell ora di punta della mattina ( ), ora di maggior carico veicolare lungo le arterie di accesso all area. In prima istanza è stata verificata la capacità della rete dello scenario futuro di consentire l ingresso di tutti i flussi previsti nell ora di simulazione. Secondariamente sono stati analizzati i principali indicatori di sintesi delle performances della rete oggetto di studio. È stato analizzato il fenomeno delle code, andando a rilevare la lunghezza media e la lunghezza massima durante l intero intervallo temporale di simulazione e il tempo e la velocità di percorrenza tra le relazioni O/D più significative SINTESI DELLE PERFORMANCES DELL INTERSEZIONE I risultati ottenuti dimostrano l importanza del nodo viabilistico in esame. Per valutare il generale livello di performance della rete sono riportati nella tabella sottostante i risultati della microsimulazione. In particolare gli indicatori scelti sono i seguenti: QIN => quota dei veicoli entrati nella rete (in %) VIN => numero dei veicoli rimasti nella rete a fine simulazione (n ) DIST => distanza percorsa totale (in km) VEL => velocità media dei veicoli (in km/h) TTOT => tempo totale di percorrenza (in ore) TLOST => perditempo medio per veicolo (in secondi) STOP => numero medio di fermate per veicolo (n ) MATRICE TOT => numero di veicoli totali dell ora di punta (n ) LUNGHEZZA RETE => lunghezza della rete (km) 58

60 PERFORMANCES MATTINA PARAMETRO UNITA' MISURA QIN % 100% VIN veicoli 26 DIST km 2044 VEL km/h 47.6 TTOT ore 43 TLOST secondi 6.1 STOP fermate 0.17 MATRICE veicoli 2040 LUNGH. RETE km 4.4 Tabella 22 - Performances di sintesi nell ora di punta della mattina di un giorno feriale È possibile notare come i veicoli riescano ad entrare nella rete (parametro QIN), rendendo la simulazione coerente con il fenomeno osservato. Alla fine della simulazione si può desumere quanto segue: i veicoli ancora in circolazione (parametro VIN) sono 26. La distanza percorsa da tutti i veicoli entrati nella rete per compiere i propri spostamenti (parametro DIST) è pari a 2044 km, infine la velocità media dei veicoli (parametro VEL) è pari circa a 48 km/h. I parametri successivi (TTOT, TLOST, STOP) indicano il tempo totale di percorrenza di tutti i veicoli entrati nella rete per compiere i propri spostamenti, il perditempo medio per veicolo nell attraversare la rete rispetto alla situazione di rete scarica ed infine il numero medio di fermate (stop&go) che il veicolo effettua nel suo percorso TEMPI E VELOCITÀ DI PERCORRENZA In questo paragrafo vengono riportati i risultati relativi ai tempi e alle velocità di percorrenza per i principali percorsi. Per tempo di percorrenza si intende il tempo medio di viaggio di un veicolo, calcolato tra l istante di attraversamento della prima sezione trasversale e quello di attraversamento di quella finale, nel caso specifico si sono considerati sezioni i punti di origine e destinazione degli spostamenti. La relativa velocità media definisce la velocità di percorrenza. In particolare nella tabella sottostante vengono riportati i suddetti indicatori per i flussi principali, ovvero per i percorsi da e verso 1 (Milano), da e verso 2 (Albairate), da e verso 3 (Magenta), da e verso 4 (Vigevano) e da e verso 5 (Cascina Bruciata). Nell ultima riga della tabella viene riportato il tempo medio e la velocità media di percorrenza della rete. 59

61 TEMPI DI PERCORRENZA MATTINA (secondi) VELOCITA' DI PERCORRENZA MATTINA (km/h) MANOVRA VALORE MANOVRA VALORE MEDIA 64.2 MEDIA 45.9 Tabella 23 - Tempi e velocità di percorrenza nello scenario progettuale della mattina ALCUNE IMMAGINI DELLA MICROSIMULAZIONE A completamento della fase di microsimulazione, è stato realizzato un filmato che mostra il comportamento di guida dei veicoli nello scenario della mattina di un giorno feriale. L analisi di tale filmato consente di valutare, anche a livello intuitivo e di immediata comprensione, le dinamiche del traffico nella rotatoria. Di seguito sono riportate alcune immagini tratte dal suddetto filmato. Figura 26 - Immagine 1 tratta dal filmato della microsimulazione 60

62 Figura 27 - Immagine 2 tratta dal filmato della microsimulazione Figura 28 - Immagine 3 tratta dal filmato della microsimulazione 61

63 11. Considerazioni conclusive Il presente Studio di Traffico valuta gli effetti indotti dall intervento oggetto di analisi (MAGENTA-MILANO), il quale si inquadra nelle opere di adeguamento e potenziamento della viabilità di connessione con l aeroporto di Malpensa. Tale potenziamento ha l obiettivo di migliorare le condizioni di fluidità e accessibilità a Malpensa, anche in vista dei futuri sviluppi dell area stessa, nonché di decongestionare la rete stradale compresa tra l'area di Abbiategrasso, Magenta ed Albairate. Obiettivo di tale verifica modellistica è quindi quello di valutare ed evidenziare l'opportunità della realizzazione dell'opera stessa, considerando i generali benefici al traffico che la MAGENTA-MILANO può creare nell'ambito della rete in cui si va ad inserire. Dall'analisi macromodellistica si evidenzia come l'inserimento della MAGENTA-MILANO, nella rete stradale, porti ad una riduzione delle percorrenze complessive (Veicoli*Km) notevoli, nell'ordine del 33% sulla rete locale, in particolare sull'area interessata dai comuni di Abbiategrasso, Albairate e Robecco Sul Naviglio, su quest'ultimo riducendone sensibilmente i flussi di attraversamento. Con conseguente riduzione delle emissioni inquinanti e dei livelli di inquinamento acustico. Si può quindi affermare che il potenziamento dell'accessibilità all'aeroporto di Malpensa, dal comparto ovest della provincia di Milano, ma anche dall'area Vigentina, porta ad un miglioramento generalizzato della fluidità del traffico, sia a livello provinciale che, in particolar modo, a quello locale. Infine, allo scopo di verificare il corretto dimensionamento delle intersezioni a raso, sono state condotte delle verificate sulla funzionalità delle tre rotatorie in progetto, poste nel comune di Albairate, in località Ponte Nuovo e a Magenta in sostituzione di un intersezione semaforizzata esistente: anche in questo caso si hanno significative riserve di capacità e buoni Livelli di Servizio. 62

64 APPENDICE IL MODELLO VISSIM Il modello di simulazione microscopica VISSIM permette la simulazione dei singoli movimenti veicolari che, visualizzati in tempo reale, rendono assolutamente innovativo lo studio di problemi legati alla mobilità. Con VISSIM si possono valutare differenti modi di gestione del traffico attraverso la descrizione qualitativa e quantitativa della circolazione stessa. Il modello dei flussi di traffico comprende la modellizzazione dei veicoli consecutivi su una stessa traiettoria e la simulazione modellizzata del cambiamento di corsia. La qualità del modello dei flussi di traffico, che descrive il movimento dei veicoli nella rete, è essenziale per la qualità del modello di simulazione stesso. Contrariamente a modelli più semplici che ipotizzano delle velocità più o meno costanti e dei processi di successione dei veicoli di tipo deterministico, VISSIM impiega il modello di percezione psicofisica di WIEDEMANN (1974, cfr. anche Leutzbach/Wiedemann, 1986; Leutzbach, 1988). Distanza tra i due veicoli Comportamento libero Soglia della percezione Reazione inconscia reazione decelerazione collisione Differenza di velocità Incremento distanza Decremento distanza Figura 29 - Modello di successione dei veicoli (da: WIEDEMANN) L idea fondamentale del modello si basa sul fatto che il conducente di un veicolo più veloce comincia a frenare nel momento in cui viene superata la sua soglia individuale di percezione. Dal momento che non sa stimare in maniera esatta la velocità del veicolo che lo precede, la velocità del suo veicolo diminuisce al di sotto di questa, e ciò ha per conseguenza un accelerazione dopo il superamento della sua soglia di percezione. Ne risulta una successione di lievi azioni di accelerazione e decelerazione. Le funzioni di distribuzione, riguardanti le velocità e il distanziamento tra i veicoli, permettono di tener conto del comportamento distinto di differenti conducenti. La calibrazione del modello di accodamento dei veicoli è stata fatta con l aiuto di numerose sperimentazioni all Istituto di Scienze della Circolazione 63

65 dell Università di Karlsruhe. Delle recenti misurazioni garantiscono la modellizzazione corretta del comportamento, che si è evoluto nel tempo, e delle prestazioni tecniche più avanzate dei veicoli. In VISSIM la simulazione del comportamento di un conducente, su una carreggiata a più corsie, non tiene solamente conto dei due veicoli che lo precedono ma anche dei veicoli posti sulle corsie vicine. L attenzione del conducente è influenzata, inoltre, dai semafori quando il veicolo arriva ad una distanza di circa 100 m dalla linea d arresto. Veicolo considerato Veicolo con influenza sul veicolo considerato Veicolo senza influenza sul veicolo considerato Figura 30: Modello di successione dei veicoli (da: WIEDEMANN) Ogni conducente è assegnato, con i parametri che descrivono il suo comportamento, ad un veicolo preciso. Il comportamento del conducente si trova quindi in accordo con le prestazioni tecniche del veicolo. Le caratteristiche che determinano l unità conducente-veicolo possono essere classificate in tre categorie: 1. Specifiche tecniche del veicolo: lunghezza del veicolo, velocità massima, accelerazione posizione istantanea del veicolo nella rete, velocità e accelerazione istantanea del veicolo. 2. Comportamento dell unità conducente-veicolo: limiti psicofisici di percezione del conducente (capacità di stima, percezione della sicurezza, disposizione ad assumere dei rischi), memoria del conducente, accelerazione in funzione della velocità corrente e della velocità desiderata. 3. Interazione tra più unità conducente-veicolo: rapporti fra un determinato veicolo e i veicoli che lo precedono e che lo seguono nella stessa corsia e nelle corsie vicine, informazioni riguardanti l arco di strada utilizzato, informazioni concernenti l impianto semaforico più vicino. 64

66 Funzioni di accelerazione e decelerazione dei veicoli VISSIM non utilizza un singolo valore di accelerazione e di decelerazione ma utilizza funzioni per rappresentare le varie differenze nel comportamento di guida dei conducenti. Per ogni tipo di veicolo ci sono due funzioni di accelerazione e decelerazione: accelerazione massima, accelerazione desiderata, decelerazione massima, decelerazione desiderata. Queste funzioni, predefinite per ogni tipo di veicolo di default di VISSIM, possono essere modificate. Figura 31 - Esempio di funzione di accelerazione Distribuzione di velocità desiderata Molti parametri in VISSIM vengono definiti come distribuzione casuale piuttosto che come valore fisso. In questo modo la natura variabile delle situazioni di traffico può essere rappresentata in modo più realistico. Uno di questi parametri è la velocità desiderata dal conducente, che è rappresentata da un intorno del limite di velocità imposto sulla rete. La funzione di distribuzione di velocità per ogni tipo di veicolo è un parametro particolarmente importante che influisce in modo significativo sulla capacità di un arco e sui relativi tempi di percorrenza. Ciascun veicolo cerca di circolare alla velocità che gli conviene se non viene disturbato da altri veicoli. Più le velocità variano, più si riscontra una tendenza alla formazione di code. Un veicolo la cui velocità desiderata è superiore alla velocità di circolazione corrente verifica se esiste la possibilità di sorpassare senza rischio gli altri veicoli. 65

67 Distribuzioni casuali di velocità desiderate vengono definite per ogni tipo di veicolo all interno di ciascuna composizione di traffico. Una distribuzione di velocità può essere selezionata da un elenco di default, modificata o creata. Figura 32 - Esempio di distribuzione di velocità desiderata Distribuzione di potenza per i mezzi pesanti La potenza di categorie di veicoli come i mezzi pesanti può essere definita come una distribuzione di potenza in modo analogo a quanto visto nel paragrafo precedente. Insieme alla distribuzione di peso influisce sul comportamento di guida in strade in pendenza. Distribuzione del modello dei veicoli (dimensioni) Questa distribuzione definisce le possibili dimensioni dei veicoli per un tipo di veicolo. La distribuzione del modello di veicolo è rilevante per la rappresentazione grafica ed inoltre, a causa delle possibili differenti dimensioni dei veicoli, influisce anche sui risultati della simulazione. Modello di veicolo 2D La finestra di dialogo Elementi veicolo 2D contiene tutti gli elementi di cui è costituito il veicolo. Ogni elemento può essere definito singolarmente. Tutti gli elementi definiti sono listati nella parte a sinistra e possono essere modificati. Di seguito si riportano Figura 33 - Esempio di definizione in 2D delle dimensioni di 66

68 alcune illustrazioni che mostrano come possono essere impostati tali parametri. un mezzo pesante Modello di veicolo 3D La finestra di dialogo 3D Model permette di scegliere il modello di veicolo tra una lista di modelli di default cui sono già associate, oltre alla visione 3D, anche le caratteristiche dimensionali che compaiono nella finestra Elementi veicolo 2D. Figura 34 - Esempio di definizione in 3D del modello di un tram Comportamento di guida All'interno di VISSIM i modelli che descrivono il distanziamento tra veicoli (car following) e di cambio di corsia utilizzano un ampia gamma di parametri. Per ogni classe di veicolo (insieme di tipi di veicolo con comportamento di guida uguale) possono essere definiti diversi insiemi di parametri di comportamento di guida. Di default possono essere utilizzati 5 differenti insiemi predefiniti. 67

69 Figura 35 - Parametri del comportamento di guida Il modello di Wiedemann Il modello dei flussi di traffico in VISSIM è un modello microscopico, stocastico e discreto che considera le unità conducente-veicolo come singole entità. VISSIM impiega un modello di percezione psicofisica per il movimento longitudinale dei veicoli ed un algoritmo basato sulle regole di precedenza per i movimenti laterali. Il suddetto modello è basato sul lavoro di Wiedemann (Wiedemann, R. (1974). Simulation des Straßenverkehrsflusses. Schriftenreihe des Instituts für Verkehrswesen der Universität Karlsruhe, Heft 8; Wiedemann, R. (1991). Modelling of RTI-Elements on multi-lane roads. In: Advanced Telematics in Road Transport edited by the Comission of the European Community, DG XIII, Brussels). L'idea di base del modello di Wiedemann è l'assunzione che un conducente può trovarsi in una delle quattro modalità di guida: 68

70 1. Guida libera: non vi sono influenze dovute a veicoli che precedono. In questa modalità il conducente cerca di raggiungere e mantenere la propria velocità desiderata. In realtà, la velocità nella guida libera non può essere mantenuta costante, ma oscilla attorno alla velocità desiderata. 2. Avvicinamento: processo di adattamento della velocità del conducente alla minore velocità del veicolo che lo precede. Nell'avvicinarsi, un conducente applica una decelerazione tale che la differenza di velocità tra i due veicoli è uguale a zero nel momento in cui egli raggiunge l distanza di sicurezza desiderata. 3. Accodamento: il conducente segue il veicolo precedente senza una cosciente accelerazione o decelerazione. Egli mantiene la distanza di sicurezza in modo più o meno costante ma, a causa della difficoltà di controllo della velocità e di valutazione della distanza, la differenza di velocità oscilla attorno allo zero. 4. Frenata: applicazione di una decelerazione medio-alta se la distanza scende al di sotto del valore di sicurezza desiderato. Questo può succedere se il veicolo precedente cambia velocità improvvisamente, o se un terzo veicolo cambia corsia davanti al conducente osservato. Per modellizzare correttamente il comportamento di guida possono essere definiti diversi parametri, come indicato nei paragrafi seguenti. Accodamento Questi sono i parametri disponibili: La Distanza di percezione definisce la distanza dalla quale un conducente riesce a percepire una variazione di velocità o direzione di un veicolo che si trova davanti o accanto ad esso (all interno dello stesso arco) consentendo di poter reagire a tali cambiamenti. Questo parametro si combina con il numero dei Veicoli osservati. - Il valore max. è la massima distanza ammessa dalla quale è possibile percepire tali cambiamenti. - Il valore min. è importante per la modellizzazione del comportamento laterale dei veicoli. In particolare nel caso di veicoli con permesso di sorpassarsi all interno della stessa corsia (es. veicoli a due ruote) è necessario incrementare tale valore. Il valore dovrebbe essere scelto in funzione della velocità di avvicinamento. 69

71 Il numero dei Veicoli osservati definisce in che modo i veicoli possono prevedere il movimento di altri veicoli e quindi reagire di conseguenza. E consigliabile aumentare questo valore se vi sono molte intersezioni a breve distanza fra loro. Mancanza temporanea di attenzione (parametro sleep ): i veicoli non reagiranno al veicolo precedente (ad eccezione di frenate di emergenza) per un certo intervallo di tempo. - Durata definisce la durata temporale della mancanza di attenzione - Probabilità definisce la probabilità di accadimento della mancanza di attenzione Più sono alti questi valori, minore sarà la capacità sugli archi corrispondenti. Dall opzione Modello di Car following è possibile selezionare il modello per descrivere il movimento longitudinale dei veicoli. - Wiedemann 74: prevalentemente utilizzato per il traffico urbano (si tratta di una versione adattata del modello di car-following Wiedemann 1974) - Wiedemann 99: prevalentemente utilizzato per il traffico autostradale ed extraurbano (si tratta di una versione adattata del modello di car-following Wiedemann 1999) - Nessuna interazione: i veicoli non riconoscono gli altri veicoli (può essere utilizzato per semplificare il comportamento dei pedoni) Parametri di modello: a seconda del Modello di car following selezionato è a disposizione un differente numero di Parametri di modello. Wiedemann 74 Questo modello è una versione migliorata del modello di car following Wiedemann I parametri che lo definiscono sono: Distanza media di arresto (ax) definisce la distanza desiderata media tra veicoli fermi. Ha una variazione fissa di ± 1m Distanza di sicurezza (parte costante) (bx_add) e Distanza di sicurezza (parte moltiplicativa) (bx-mult) influenzano il calcolo della distanza di sicurezza attraverso la formula: 70

72 v è la velocità del veicolo [m/s] z è un parametro variabile nell intervallo [0,1] secondo una legge di distribuzione normale con valore medio uguale a 0.5 e deviazione standard pari a Questi sono i principali parametri che influenzano la capacità di un arco della rete. Wiedemann 99 Il modello è basato sul modello di car following Wiedemann I parametri che lo definiscono sono: CC0 (distanza minima di sicurezza) definisce la distanza desiderata tra due veicoli fermi. Non ha variazioni. CC1 (Headway time) è l'intervallo di tempo (in secondi) che un conducente vuole mantenere ad una certa velocità. Più il valore è alto più il conducente è prudente. Perciò, ad una data velocità v [m/s], la distanza di sicurezza dx_safe viene calcolata come segue: dx_safe = CC0 + CC1 * v. La distanza di sicurezza viene definita nel modello come la distanza minima che un conducente vuole mantenere dai veicoli che lo precedono. Nel caso di elevati volumi di traffico, tale distanza diventa il parametro che maggiormente influenza la capacità. CC2 (Max variaz. dist. sicur.) riduce l'oscillazione longitudinale ovvero la massima distanza che il conducente concede, rispetto alla distanza di sicurezza desiderata, prima che egli intenzionalmente si avvicini al veicolo che lo precede. Se ad esempio il valore viene impostato a 10m, la distanza fra i veicoli varia tra dx_safe e dx_safe + 10m. Il valore di default è 4.0m, con il quale si ottiene un processo di successione stabile. CC3 (Inizio decelerazione) controlla l'inizio del processo di decelerazione, cioè il momento in cui un conducente riconosce un veicolo che lo precede più lento. In altre parole definisce quanti secondi prima di raggiungere la distanza di sicurezza il conducente inizia a decelerare. CC4 e CC5 (Variazione diff. di velocità) controllano le differenze di velocità durante la fase di accodamento. Valori minori producono una reazione del conducente più sensibile all'accelerazione o decelerazione del veicolo che lo precede. Entrambi i parametri dovrebbero avere lo stesso valore assoluto in situazioni normali. CC4 viene utilizzato per differenze di 71

73 velocità negative mentre CC5 per differenze positive. Il valore di default 0.35 tende a restringere il processo di accodamento. CC6 (Variaz. oscillazione della velocità): determina l influenza della distanza sull'oscillazione della velocità durante il processo di accodamento. Se viene impostato a 0 l'oscillazione della velocità è indipendente dalla distanza del veicolo che lo precede. Valori maggiori portano ad una maggiore oscillazione della velocità all aumentare della distanza. CC7 (Oscillazione dell accelerazione): accelerazione durante l accodamento. CC8 (Accel. desid. partendo da fermo): accelerazione desiderata partendo da fermo (limitata dall'accelerazione massima definita nelle curve di accelerazione) CC9 (Accel. desiderata a 80 km/h): accelerazione desiderata a 80 km/h (limitata dall'accelerazione massima definita nelle curve di accelerazione) Cambio corsia Di base in VISSIM ci sono due tipi di cambio corsia: 1. Cambio di corsia necessario (per raggiungere la connessione successiva di un itinerario) 2. Scelta della corsia libera (a causa di maggiore spazio/ maggiore velocità) Nel caso di cambio di corsia necessario, tra i parametri di comportamento dei conducenti può essere definita la decelerazione massima accettabile sia per il veicolo che deve cambiare corsia sia per il veicolo che lo segue nella nuova corsia, in funzione della distanza dalla fermata di emergenza della successiva connessione dell itinerario. Nel caso di scelta libera della corsia, VISSIM controlla la distanza di sicurezza desiderata del veicolo che segue nella nuova corsia. La distanza di sicurezza dipende dalla sua velocità e dalla velocità del veicolo che vuole spostarsi nella sua corsia. Per ora non esiste alcun modo attraverso il quale l utente può modificare "l aggressività" di questi cambi di corsia. Tuttavia, modificando i parametri per la distanza di sicurezza desiderata (utilizzati per il comportamento dei veicoli durante l accodamento) verrà influenzata anche la scelta della corsia libera. In entrambi i casi, quando il conducente cerca di cambiare corsia, il primo passo è quello di trovare un intervallo di tempo (headway) adeguato nel flusso di destinazione. L intervallo di tempo dipende sia dalla 72

74 velocità del veicolo che vuole cambiare corsia sia dal veicolo proveniente da dietro (nella corsia dove il conducente vuole spostarsi). Anche nel caso di cambio di corsia necessario c è dipendenza dai valori di decelerazione dell aggressività. Parametri del cambio corsia: Comportamento generale definisce il modo di sorpasso: - Scelta della corsia libera: i veicoli possono sorpassare liberamente in qualunque corsia - Traffico a destra /a sinistra: permette il sorpasso sulla corsia più veloce solo se la velocità nella corsia veloce è superiore ai 60 km/h. Per velocità più basse, i veicoli sulla corsia più lenta possono cambiare corsia solo se si ha una differenza di velocità di almeno 20 km/h. Cambio di corsia necessario (Itinerario) Per i cambi di corsia dovuti all itinerario, può essere modificata l aggressività nel cambiare corsia. Questo può essere fatto definendo delle soglie di decelerazione sia per il veicolo che deve cambiare corsia (Proprio) che per il veicolo che lo segue nella nuova corsia (Veic. Succ.). Il range di variazione di queste decelerazioni viene definito dalla Decelerazione massima e minima. Inoltre viene utilizzato un coefficiente di riduzione (in m/s² per metro) per ridurre la Decelerazione massima al crescere della distanza dalla posizione della fermata di emergenza. Ulteriori parametri - Tempo massimo di attesa: definisce la durata temporale massima per cui un veicolo può sostare in una posizione di fermata di emergenza in attesa di cambiare corsia. Quando viene raggiunto questo tempo il veicolo viene rimosso dalla rete e verrà scritto un messaggio di errore nel file di errore, fornendo l istante e la posizione del veicolo rimosso. - Distanza min. (fronte/retro) definisce la distanza minima dal veicolo di fronte che deve essere a disposizione per poter effettuare un cambio di corsia. - Il parametro Alla corsia più lenta se t. collisione > viene utilizzato solo se il Comportamento generale è impostato su Traffico a destra (risp. Traffico a sinistra). Tale parametro descrive il minimo intervallo di tempo necessario rispetto al veicolo che 73

75 segue sulla corsia lenta affinché un veicolo sulla corsia veloce si possa spostare sulla corsia più lenta. Comportamento laterale sulla stessa corsia Per default, in VISSIM un veicolo occupa l intera larghezza di una corsia. Variando i parametri del comportamento laterale è possibile permettere ai veicoli di viaggiare in differenti posizioni laterali della corsia e inoltre, se una corsia è sufficientemente larga, i veicoli possono sorpassare altri veicoli all interno della stessa. I parametri disponibili sono: Posizione desiderata a rete scarica definisce la posizione laterale desiderata di un veicolo su di una corsia quando la rete è scarica. Le opzioni sono: Mezzeria, Qualsiasi o Destra/Sinistra. Mantenere distanza dai veicoli delle corsie adiacenti: i veicoli considerano anche la posizione laterale di altri veicoli che viaggiano sulle corsie adiacenti. Code a diamante: viene utilizzata per code sfalsate (ad esempio per ciclisti) secondo la forma realistica dei veicoli. Sorpasso sulla stessa corsia: apre la finestra di dialogo dove possono essere selezionate tutte le classi di veicoli che possono essere sorpassate all interno della stessa corsia da qualsiasi altro veicolo. Può essere definito anche su quale lato stradale, all interno della stessa corsia, possono essere sorpassati (a Destra, a Sinistra, su entrambi i lati). Min. distanza laterale: apre la finestra di dialogo dove possono essere definite le distanze minime consentite tra i veicoli che si sorpassano all interno della stessa corsia. Per ogni classe di veicoli può essere definita la distanza minima sia per veicoli fermi sia per veicoli che viaggiano a 50 km/h. Reazione al segnale di giallo Questi parametri definiscono il comportamento dei veicoli in corrispondenza degli impianti semaforici con segnale di giallo attivo. 74

76 Modello decisionale: - Controllo continuo: i veicoli ipotizzando che il segnale di giallo rimanga tale per 2 secondi e continuamente (ad ogni passo temporale) decidono se passare o fermarsi al semaforo. - Una decisione: vengono utilizzati tre parametri (Alfa, Beta 1 e Beta 2) per calcolare la probabilità di fermata del conducente al segnale di giallo. La formula è: Modificare il Coefficiente di Saturazione di un arco stradale In VISSIM il coefficiente di saturazione è il risultato di una combinazione di diversi parametri rilevanti per la simulazione. In questo modo la saturazione della strada non può essere definita esplicitamente ma gli utenti più esperti possono modificare alcuni parametri del comportamento di guida per ottenere un differente coefficiente di saturazione. Il coefficiente di saturazione della strada indica il numero di veicoli che possono circolare liberamente su un arco di VISSIM durante il periodo di un ora. Modello di Car Following Wiedemann 74 Ci sono due parametri che influenzano principalmente la distanza di sicurezza e quindi agiscono indirettamente sul coefficiente di saturazione stradale. Questi parametri sono: Distanza di sicurezza (parte costante) (bx_add) Distanza di sicurezza (parte moltiplicativa) (bx_mult) Inoltre il coefficiente di saturazione stradale dipende anche da molti altri parametri come ad esempio la velocità dei veicoli, la percentuale di mezzi pesanti, il numero delle corsie, etc. Nel grafo seguente vengono mostrati i risultati della saturazione per alcuni esempi di VISSIM. I risultati saranno differenti per reti con proprietà diverse da quelle degli esempi riportati. 75

77 Il grafico è basato sui seguenti parametri: arco ad una sola corsia, distribuzione di velocità km/h, parametri di guida standard eccetto per i valori di entrambi i parametri bx_add e bx_mult mostrati sull asse x (in questo esempio bx_add è uguale a bx_mult -1), un passo per secondo di simulazione. Figura 36 - Esempio di curva di saturazione in ambito urbano Car Following Wiedemann 99 CC1 è il parametro che influenza maggiormente la distanza di sicurezza e perciò influenza anche il coefficiente di saturazione stradale. Oltre a ciò il coefficiente di saturazione stradale dipende anche da molti altri parametri, come ad esempio la velocità del veicolo, la percentuale dei mezzi pesanti, il numero delle corsie, etc Tutti gli scenari seguenti sono basati su: modello di car following Wiedemann 99 con parametri di default, eccetto che per il parametro CC1 mostrato sull asse x nei grafici seguenti; un passo per secondo di simulazione. Le proprietà principali di ogni scenario sono mostrate nei seguenti grafici: 76

78 Figura 37 - Esempi di curve di saturazione in ambito extraurbano/autostradale Figura 38 - Esempi di curve di saturazione in ambito extraurbano/autostradale La descrizione dell offerta di trasporto: la rete Il programma consente la ricostruzione della rete stradale e della disciplina di circolazione. Con un modello simile si può tener conto dell effettiva lunghezza dei tronchi di scambio, delle corsie d immissione, d uscita e di preselezione alle intersezioni, così come dei triangoli di visibilità, degli angoli tra le traiettorie conflittuali dei veicoli e dell ampiezza delle aree di intersezione. Nella definizione delle caratteristiche delle strade è necessario implementare: gli archi, caratterizzati da numero e modulo delle corsie, e definiti dai loro punti di inizio e di fine oltre che da punti intermedi che ne definiscono la geometria; 77

79 le connessioni tra archi per la modellizzazione dei cambi di direzione (movimenti di svolta alle intersezioni) e per la riduzione o l aumento del numero di corsie. Sia per gli archi sia per le connessioni bisogna specificare la velocità di percorrenza desiderata e le zone di rallentamento in prossimità di curve e restringimenti di carreggiata. In entrambi i casi va indicata non una velocità massima di progetto ma va descritta la legge di distribuzione delle velocità desiderate, distinta per i diversi tipi di veicoli: autovetture, mezzi pesanti, autobus e filobus. Per le intersezioni sono stati inseriti i dati relativi al modo di risoluzione dei punti di conflitto: a precedenza, con l indicazione della posizione e dei valori relativi al distanziamento spaziale e temporale minimo tra i veicoli, e con limitazione sulle velocità; mediante semafori, con l indicazione della posizione della linea d arresto e dei riferimenti relativi all impianto e ai gruppi semaforici (insieme delle lanterne che cambiano colore nello stesso istante). Cambiamenti della Velocità Desiderata Quando si desidera modellizzare un cambiamento di velocità nella rete divissim, deve essere definito un cambiamento della distribuzione della velocità. In VISSIM ci sono due modi per definire un cambiamento della distribuzione della velocità: cambiamento temporaneo della velocità (ad es. curve o svolte) utilizzando le Zone di rallentamento, cambiamento permanente della velocità utilizzando le Scelte della velocità desiderata. I cambiamenti di velocità sono richiesti per modellizzare: curve e corsie di svolta alle intersezioni, limiti di velocità, strettoie. La differenza fondamentale tra le due è che in presenza di una zona di rallentamento un veicolo decelera prima dell inizio dell area per raggiungere la velocità definita esattamente all inizio di quell area. Dopo la fine della zona di rallentamento il veicolo accelera per raggiungere la velocità precedentemente selezionata. Invece una scelta di velocità desiderata ha effetto sul veicolo dall istante in cui il veicolo attraversa il punto in cui è inserita la scelta di velocità desiderata. 78

80 Intersezioni non semaforizzate: regole di precedenza Le regole di precedenza vengono utilizzate per modellizzare tutte quelle situazioni in cui veicoli posizionati su archi/connessioni diversi dovrebbero riconoscersi a vicenda. Veicoli che si trovano all interno dello stesso arco si identificheranno automaticamente, anche se l arco è a più corsie. Una regola di precedenza è costituita da: una linea d arresto una o più sezioni di diritto precedenza associate alla linea d arresto. Secondo le condizioni correnti delle sezioni di diritto precedenza, la linea d arresto permette o meno ai veicoli di attraversare la strada. Le due principali condizioni da controllare sulla sezione diritto precedenza sono: Minima interdistanza (intervallo di distanza) (headway) Minimo intervallo di tempo (gap time) Come regola pratica, nelle condizioni di flusso di traffico libero sulla strada principale l intervallo di tempo è la condizione rilevante, mentre nelle condizioni di flusso lento con veicoli in coda sulla strada principale l intervallo di distanza diventa il parametro più significativo. La minima interdistanza è tipicamente definita come la lunghezza dell area di conflitto. Durante la simulazione l interdistanza è determinata dalla distanza tra la Sezione diritto precedenza (barra verde) ed il primo veicolo che si avvicina a questa linea. Se una porzione del veicolo si trova sopra tale barra, l interdistanza sarà pari a 0. Quando l interdistanza corrente è minore della minima interdistanza, la corrispondente linea di arresto (barra rossa) bloccherà qualsiasi veicolo in avvicinamento (analogamente al rosso di un semaforo). Figura 39 - Principi del diritto di precedenza 79

81 L intervallo di tempo corrente (durante la simulazione) è determinato per ogni passo temporale dal tempo che occorre ad un veicolo in avvicinamento per raggiungere la sezione di diritto precedenza (barra verde). Un veicolo posizionato sulla barra verde non viene preso in considerazione dall intervallo di tempo corrente. Se l intervallo di tempo corrente è minore del minimo intervallo di tempo (definito per la sezione di diritto precedenza), la corrispondente linea di arresto (barra rossa) bloccherà qualsiasi veicolo in avvicinamento (analogamente al rosso di un semaforo). I principali parametri di un diritto di precedenza sono: Minimo intervallo di tempo (s) tra la sezione di diritto precedenza ed il seguente veicolo che si sta avvicinando; Minima interdistanza (m) tra la sezione di diritto precedenza ed il seguente veicolo a monte; Max. Velocità: qualsiasi veicolo che si avvicina alla sezione di diritto precedenza verrà preso in considerazione per la condizione dell interdistanza solo se la sua velocità è minore o uguale alla Velocità massima. Intersezioni non semaforizzate: regole di STOP Le intersezioni regolate da segnali di STOP sono modellizzate in VISSIM dalla combinazione delle regole di precedenza e segnali di STOP. Un segnale di stop forza i veicoli a fermarsi almeno per un secondo indipendentemente dalla presenza di un flusso in conflitto. I segnali di STOP possono essere usati per modellizzare: Segnali di STOP classici: oltre al segnale di STOP vanno definite in questo caso anche le regole di precedenza. Il segnale di STOP obbliga i veicoli a fermarsi mentre le regole di precedenza assicurano la corretta modellizzazione delle manovre di conflitto. Aree di controllo (es. dogane, caselli autostradali, ecc): la durata della fermata dei veicoli dipenderà dalla distribuzione del tempo di fermata assegnata. I parametri di microsimulazione utilizzati Per consentire il confronto tra differenti scenari (di rete e di flussi) simulati, i parametri che definiscono il modello di microsimulazione sono stati mantenuti sempre costanti. Nelle tabelle successive si riportano i parametri più significativi utilizzati. 80

82 Funzione di accelerazione massima Funzione di accelerazione desiderata Funzione di decelerazione massima 81

83 Funzione di decelerazione desiderata Comportamento di guida Strade urbane Generale Distanza di percezione min m 250 m Distanza di percezione max. N veicoli osservati 2 Modello Modello di car-following Wiedemann 74 Distanza media di arresto 2.00 m Distanza di sicurezza (cost.) 2.00 m Distanza di sicurezza (molt.) 3.00 m Cambio corsia Decelerazione max: veic. proprio -4 m/s 2 Decelerazione max: veic. succ. -3 m/s 2-1m/s 2 per distanze: veic. proprio 100 m -1m/s 2 per distanze: veic. succ. 100 m Decelerazione min: veic. proprio -1 m/s 2 Decelerazione min: veic. succ. -1 m/s 2 Distanza minima fronte/retro 0.50 m Comportamento laterale sulla stessa corsia Mantenere distanza dai veicoli della corsia adiacente Sorpasso sulla stessa corsia a sx Sorpasso sulla stessa corsia a dx Min. distanza laterale a 0 km/h Min. distanza laterale a 50 km/h no no no 1 m 1 m 82