Sistemi di trasporto collettivo urbani e metropolitani

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1 corso di Trasporti Urbani e Metropolitani a.a SISTEMI DI TRASPORTO COLLETTIVO Prestazioni Pierluigi Coppola coppola@ing.uniroma.it 1 Sistemi di trasporto collettivo urbani e metropolitani PRESTAZIONI Capacità (di linea e di stazione) pendenza massima e raggi di curvatura velocità, regolarità, sicurezza Impatto ambientale Costi di investimento e di gestione 1

2 Sistemi di trasporto collettivo urbani e metropolitani Capacità teorica e capacità effettiva Capacità della linea e di stazione La capacità può essere espressa in passeggeri /ora o Convogli /ora. Il legame che c è tra le due misure è il seguente: Cap (pax/h) = n p Cap (conv/h) essendo n p la capienza del convoglio, ottenuta moltiplicando il numero di unità di trazione, n, per la capienza della singola unità di trazione p, atteso che il convoglio può essere costituito da un insieme di n unità di trasporto (es. carrozze) raggruppate. 3 Portata oraria teorica di un infrastruttura È il numero di convogli che possono transitare sull infrastruttura in un intervallo temporale di riferimento i (es. un'ora) sotto determinate condizioni: i i 3600 [ conv./h] Q = dove: h h = distanziamento temporale [sec] tra due unità di traffico successive in linea 4

3 Capacità teorica dell infrastruttura È la massima portata oraria che può transitare sulla linea Si calcola rispetto al valore del distanziamento temporale minimo tra due convogli in linea: Q = [ convogli/h] max 3600 h min 3600np Q max = h h min [ utenti/h] dove n è il numero di unità di trazione (TU) e p la capienza di ciascuna Il distanziamento temporale minimo può essere calcolato sulla tratta, h w e in stazione h s 5 Capacità teorica della linea Rapporto rispetto al valore del distanziamento temporale minimo tra due TU successive in stazione : Q max = 3600 Max(h,h w min s min ) [ convogli/h] dove: h w = distanziamento temporale sulla tratta h s = distanziamento i t temporale tra due convogli successivi i in stazione (intervallo tra due partenze successive) In molti casi h s min > h w min il distanziamento tra le stazioni determina la capacità di linea. 6 3

4 Capacità effettiva della linea Definizione: La capacità effettiva, Cap E, si ottiene moltiplicando la capacità teorica per due coefficienti riduttivi (< 1): il fattore di carico (σ), è il rapporto tra l occupazione media dei veicoli p M e l occupazione massima teorica p; in fase di progettazione può essere imposto in funzione del comfort di viaggio (grado di occupazione massimo dei veicoli): σ [0,8 0,95] il fattore di utilizzazione (Γ), è il rapporto tra l intertempo teorico ed il valore che può essere realmente rispettato per avere una elevata regolarità di esercizio. Γ [0,7 0,9] 7 Capacità effettiva Esempio 1 - Calcolo di capacità effettiva : h min = 5 min = 300 sec p = 150 pass./veic (Capienza dell unità di trasporto) n = 5 veic (numero di UT a convoglio) Γ =0,8 σ=0,9 Cap E = σ Γ n p 3600/ h min = 9,6 conv./h = pass./h 8 4

5 Calcolo del distanziamento minimo teorico sulla tratta Rapporto tra distanziamento spaziale minimo tra due TU e velocità media di transito: d w min h w = min v Il distanziamento spaziale minimo è somma della minima distanza di separazione e sicurezza d min g tra le due TU e della lunghezza media della TU; quest'ultima, a sua volta, può essere espressa come prodotto della lunghezza l l di una vettura per il numero n di vetture componenti il convoglio: h w min d = gmin + n l v 1 ( 3600 n p) v Q max = d + n l g min 1 [ utenti/h] 9 Capacità teorica della tratta La distanza d min g rappresenta la separazione minima di sicurezza tra due convogli successivi. i Tale distanza viene calcolata l imponendo che, nell ipotesi i di improvviso i arresto di un veicolo (1), il veicolo che lo segue () possa arrestarsi senza collisione. d gmin = s -s f1 = s 0 > 0 s f1 = spazio percorso in frenatura dal veicolo che precede (v 1 /(a 1 )) s = distanza necessaria per l'arresto del veicolo che segue s o = spazio precauzionale per eventuali variazioni nelle condizioni di frenatura s o Inoltre: s = s r +s f s r = spazio percorso, nel tempo di reazione t r, a velocità di regime (s r = v *t r ) s f = spazio di frenatura del veicolo che segue (v /(a )) 10 5

6 Capacità teorica della tratta In definitiva: d g min = t v r v + a v1 + s0 a 1 [ m] Ponendo v 1 =v =v: d g min = v t r a1 a + a a 1 1 v da cui si ricavano in forma esplicita h w min e Q max 11 Capacità di stazione Per una stazione on-line (una stazione in cui la sosta di un convoglio impedisce il transito del convoglio successivo, es. metropolitana), la capacità di stazione è condizionata da fattori legati al sistema di circolazione e di segnalamento (sicurezza). Distanziamento temporale minimo: h smin = t i + t u + t s t i = tempo di ingresso in stazione t u = tempo di uscita dalla stazione t s = tempo necessario per la sosta di servizio agli utenti 1 6

7 Capacità di stazione Tempo di sosta (t s ) Dipende dal tipo di servizio, dal tipo di banchine e da altri fattori; è pari a: 5 60 secondi per servizi bus 7 30 secondi per servizi di metropolitana 13 Capacità di stazione Tempo di uscita dalla stazione Ponendo lo spazio di avviamento pari alla lunghezza del convoglio (nl): t a n l s = = n l si ottiene t 1 1 u = a Tempo di ingresso in stazione Ponendo lo spazio percorso con una fase di accelerazione per una lunghezza pari alla metà della banchina (L/) ed una di frenatura immediatamente successiva (diagramma di marcia triangolare) per una lunghezza pari all altra metà della banchina (L/), si ottiene : 1 L s = a t = si ottiene ti = L a assumendo l accelerazione pari alla decelerazione, entrambe uguali ad a 14 7

8 VELOCITÀ velocità di esercizio ( o a regime) è la velocità alla quale marciano i veicoli in linea in condizioni ordinarie, dipende dalla tecnologia del veicolo velocità in capacità è la velocità alla quale marciano i veicoli in linea in condizioni prossime alla saturazione del sistema, dipende dalla tipologia di sede: sedi promiscue hanno una maggiore caduta di velocità rispetto a sedi protette e completamente protette velocità commerciale èdatadalrapporto tra veickm e veich; fornisce una misura delle percorrenze effettive in relazione al tempo di impiego dei mezzi e del personale 15 REGOLARITÀ, PUNTUALITÀ e AFFIDABILITÀ regolarità (in sistemi ad alta frequenza) misura la capacità del sistema di mantenere l intertempo uniforme e prossimo all intertempo programmato puntualità (in sistemi a bassa frequenza) misura la capacità del sistema di rispettare le tabelle orarie programmate affidabilità è legata alla capacità del sistema di garantire lo svolgimento del servizio programmato; sistemi a bassa affidabilità sono sistemi che spesso non effettuano le corse programmate a causa di guasti, dei veicoli e della sede, blocchi della circolazione, etc.; dipende dalla vetustà del parco veicolare, della sede, e dal sistema di comunicazione sede-veicolo oltre che da fattori esterni (indipendenti dal sistema) 16 8

9 Sintesi prestazioni tecnico-funzionali 17 Sintesi prestazioni di esercizio 18 9

10 Parametri tecnico-operativi per classi di sistemi di trasporto Freq. Max (UT/h) Autovetture in autostrada (40) Autovetture in strade urbane (0) RB - 1(10) SRB - (18) TRAM - (11) LRT - 1 (3) RB - (1) Range di valori comuni LRT - (5) RB - Autobus ordinario SRB - Autobus veloce LRT - Metropolitana leggera RRT - Treni rapidi RGR - Treni regionali Capacità di linea *In parentesi: velocità (km/h) critica in corrispondenza della capacità RRT - 1(38) RRT - (34) RGR (48) Capacità di una unità di transito (posti/ut) Parametri tecnico-operativi per classi di sistemi di trasporto /h) Velocità operativa (km/ Auto/urb Autostrada RB - RB -1 SRB TRAM RGR RRT - 1 RRT - Capacità produttiva LRT - LRT Capacità di linea - (posti/h) x

11 Parametri tecnico-operativi per classi di sistemi di trasporto IMPATTO AMBIENTALE emissioni di inquinanti atmosferici inquinamento acustico intrusione visiva Per l analisi e le tecniche di quantificazione di questi impatti si rimanda ai corsi di Trasporti e Territorio e Trasporti e Ambiente 11

12 Costi di investimento Costo delle infrastrutture stradali e ferroviarie caratteristiche plano-altimetriche del tracciato tipo di piattaforma opere d arte necessarie (ponti, viadotti, gallerie, ecc.). impianti (segnalamento, comunicazione, alimentazione, illuminazione, ecc.) Una valutazione preliminare può essere effettuata considerando i km di infrastruttura con determinate caratteristiche (in viadotto, in galleria, in trincea, in rilevato, ecc.); ad ogni tipologia può essere attribuito, per analogia con i costi sostenuti in progetti precedenti, un costo a km (Euro/km). Tra i costi non devono essere dimenticati gli eventuali espropri. Occorre inoltre considerare i Costo di acquisto del materiale rotabile, che si rilevano dai listini delle case produttrici. 3 Costi di gestione del servizio Funzioni di gestione e relative attività fondamentali delle aziende di TP FUNZIONI ATTIVITA' FUNZIONI ATTIVITA' Produzione del servizio - Trazione veicoli - Turnazione equipaggi - Turnazione veicoli - Adattamento turni - Erogazione del servizio Contabilità e Finanza - Contabilità generale - Contabilità industriale - Budgeting - Gestione paghe e stipendi - Definizione fabbisogno finanziario - Approvvigionamento finanziario Manutenzione - Manutenzione rotabili oordinaria ostraordinaria - Archivio veicoli Gestione del Personale - Bando concorsi - Selezione - Formazione e addestramento - Sviluppo carriere e schede di valutazione - Utilizzo inidonei Approvvigionamento e gestione magazzini - Acquisti di materiali e ricambi - Acquisto di autobus - Programmazione e controllo scorte - Contabilità di magazzino - Accettazione materiali e collaudi Marketing - Analisi ambiente e previsione domanda - Scelta dei livelli quantitativi di offerta - Promozione e pubblicità del servizio - Bigliettazione /distribuzione titoli viaggio - Definizione tariffe - Controllo qualitativo/quantitativo utenza 4 1

13 Costi di Gestione I costi annuali di gestione C AG possono essere valutati in maniera analitica: C AG = C p + C t + C q + C a + C m + C g dove: C p = costo del personale aziendale C t = costo per la trazione C q = quote di ammortamento capitale C a = costo per assicurazioni e tasse di circolazione C m = costo per la manutenzione C g = spese generali 5 Costo del personale aziendale E dato da: C p = c p (y) P y Az dove: c p () (y) =retribuzione tib i media contrattuale tt di un addetto di categoriay = numero di addetti della categoria y P y Az Il numero di addetti è valutabile come: personale di guida, valutabile pari a,5-3,5 addetti per veicolo per anno altro personale di movimento, pari al 0-30% del personale di guida personale amministrativo, pari al 10-15% del personale di guida personale ausiliario,, pari ad 1 addetto ogni dieci veicoli del parco, comprensivo dei veicoli di scorta (15-0% dei veicoli in esercizio) 6 13

14 Costo per la trazione E dato da: C t = C car + C lub + C pne dove: C car =costo dl del carburante C lub = costo dei lubrificanti C pne = costo dei pneumatici Ognuno di questi costi C x è dato da: C x = c x (q x PA) con: PA = percorrenza annua del veicolo (km) c x costo unitario materiale (Euro/x) q x consumo unitario (x/km) 7 Costo per la manutenzione E dato da: C m = c m PA con: c m = costo per km della manutenzione (dipende dai programmi di manutenzione di ogni singolo veicolo) In prima approssimazione : Costi di manutenzione delle infrastrutture sono valutabili pari al 5 % del costo di realizzazione dell opera ogni 5 anni e, per i depositi e magazzini, in aggiunta il costo di un custode Costi di manutenzione ordinaria sono valutabili pari a circa l 1 % all anno del costo di acquisto; Costi di manutenzione straordinaria sono valutabili pari a circa il 10 % del costo di acquisto ogni 5 anni 8 14

15 Quote di ammortamento I costi attribuibili alle quote di ammortamento sono espresse come somma di tre aliquote: A v = ammortamento veicoli A u = ammortamento uffici A d = ammortamento depositi Ogni quota di ammortamento è calcolata in funzione della vita utile dei veicoli o del periodo di ammortamento degli edifici. 9 Costo per assicurazioni e tasse di circolazione Derivano direttamente dalle tariffe vigenti Spese generali (valoreparial10-0% del totale dei costi precedenti) Comprendono le spese per: forniture elettriche Acqua Telefono Pulizie riscaldamento e climatizzazione Cancelleria spese legali interessi passivi 30 15

16 Stima parametrica dei costi di Gestione I costi di gestione per via parametrica possono essere stimati attraverso il calcolo dei veic-km edeiveic-ora all anno, anno, dati da: VeicKM = Kg Ka ϕlll Veic - ora = Kg Ka ϕltg dove: ϕ l = frequenza (o portata) oraria della linea l; L l = lunghezza della linea l in Km l Tg l = Tempo di giro della linea l in ore K g = coefficiente di riporto dell ora di punta al giorno [9-1] K a = coefficiente di riporto dal giorno all anno [80-30] l l 31 Esempi di parametri per la stima dei costi di investimento e di gestione 3 16

17 Costi di investimento per classi di sistemi di trasporto 33 Costi di gestione per classi di sistemi di trasporto 34 17