TIMETABLE-BASED CAPACITY EVALUATIONS: APPLICATION TO A SUB-URBAN SINGLE TRACK RAILWAY IN PIEDMONT.

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1 1 TIMETABLE-BASED CAPACITY EVALUATIONS: APPLICATION TO A SUB-URBAN SINGLE TRACK RAILWAY IN PIEDMONT. Nicola COVIELLO Bruno DALLA CHIARA Politecnico di Torino, DIATI Sistemi di Trasporto Seminario Scientifico SIDT 2017

2 Scopi e obiettivi 2 Analisi di capacità della Ferrovia Canavesana «Fotografia» della configurazione esistente: valutazione dell attuale modello di esercizio Analisi di interventi infrastrutturali previsti: valutazione dei benefici ricavabili in diversi scenari infrastrutturali con diversi scenari operativi

3 Ferrovia a semplice binario, di proprietà Regione Piemonte, operata da GTT Servizio suburbano Settimo-Rivarolo: elettrificata, linea 1 SFM, cadenzamento 30 min ore di punta, innesto nel nodo di Torino Rivarolo-Pont: non elettrificata, servizio a spola non cadenzato Interventi progettati: attivazione binari 4 e 5 in Settimo, attivazione SCMT fino a Rivarolo, innalzamento limiti di velocità (70» 100 km/h) La Ferrovia Canavesana 3

4 Metodo 4 Singolarità dell esercizio cadenzato sul singolo binario, necessità di considerare vincoli operativi anche complessi Approccio di analisi timetable-based Generazione di orari fattibili che massimizzino (ricerca soluzione ottima) il consumo di capacità, in relazione ad uno o più determinati indicatori di esercizio Analisi di tali orari fattibili per quantificare la capacità consumata (e dunque quella disponibile) in relazione a determinati KPI Confronto di scenari diversi tramite gli stessi indicatori

5 Travel time Metodo: indicatori di capacità 5 2 indicatori, su linee a singolo binario con esercizio cadenzato influenzati dai tempi di sosta programmati in stazione per incroci: Tempo di viaggio (qualità percepita a priori) Margini di percorrenza ~ stabilità dell orario (qualità percepita a posteriori) L utilizzo di capacità è massimizzato per diverse «combinazioni» di detti indicatori Base solution curve (before capacity improvement) N trains per time unit Dominant solution with increase of stability Travel time Traffic heterogeneity Capacity increase Dominant solution with reduction of stability Dominant solutions curve (after cap. Impr.) Buffer time (~stability) Buffer time (~stability)

6 Un ambiente integrato di analisi 6 Modello a 2 livelli integrati: 1. Microsimulazione sistemi ferroviari 2. Generazione automatica orari fattibili 3. Interfacce di conversione Simulazione, generazione e analisi di orari ferroviari in condizioni nominali e perturbate, implementazione algoritmi di routing-scheduling per programmazione e controllo in tempo reale Strumento SASTRE: Simulazione ed Analisi Sistemi di Trasporto su Rotaie in sviluppo presso PoliTO DIATI - Trasporti

7 Generazione automatica orari fattibili 7 Modello MILP di programmazione orari: Input: tempi di percorrenza interstazione, headway minimi Vincoli: fattibilità orario, vincoli operativi aggiuntivi Variabili: tempi sosta in stazione F.O.: minimizzazione del tempo di viaggio totale Risoluzione con solver GUROBI, ricerca soluzione ottima

8 Scenari infrastrutturali 8 Valutazione degli effetti di modifiche agli impianti fissi 0) Configurazione attuale 1) Attivazione binari 4 e 5 nella stazione di Settimo 2) Aumento delle velocità massime di linea tra Settimo e Rivarolo 3) Combinazione scenari 1 e 2 4) Elettrificazione Rivarolo Pont e adeguamento per incroci nelle stazioni intermedie

9 Scenari operativi Orari cadenzati ai 30 minuti, percorsi fissi, materiale rotabile stabilito a priori (Coradia TTR) ANALISI DI UNA GRIGLIA ORIARIA «TIPO» Valutazione di diverse modalità di programmare l orario, ottenute tramite l imposizione dei vincoli aggiuntivi: CA) Incroci simultanei NE) Attuali finestre di entrata nel nodo di Torino SE) Maggiori margini percorrenza (stabilità) per senso pari Scenario op. Descrizione 1 CA+NE+SE Scenario che riflette il modo in cui viene attualmente programmato l orario sulla FC 2 CA+NE Eliminazione del vincolo SE al fine di valutarne l influenza 3 CA+SE Eliminazione del vincolo NE, al fine di individuare le finestre di entrata nel nodo di Torino che minimizzano i tempi di viaggio 9 4 CA Scenari impiegati per valutare l influenza dei vincoli CA e NE individualmente 5 NE applicati 6 NV Scenario non vincolato, utile per fornire un riferimento di base

10 Tempo Totale di Viaggio - TTT (s) Risultati: infrastruttura attuale ODD EVEN TOTAL CA+NE+SE NE+SE CA+SE CA+NE CA NE NC I vincoli NE e CA hanno un influenza non trascurabile CA+NE e CA+SE sono assimilabili a CA: CA è il vincolo dominante L imposizione delle attuali finestre di entrata nel nodo di Torino ha un influenza secondaria sul consumo di capacità se confrontata con il divieto di entrate contemporanee in stazione

11 Confronto simulazione/realtà 11 Confronto del tempo totale di viaggio tra lo scenario CA+NE+SE e l orario reale Consumo di capacità dell orario reale prossima al 100 % Senso REALE TTT (s) CA+NE+SE TTT (s) (s) DISPARI PARI Differenze accettabili, considerati gli arrotondamenti e le approssimazioni presenti nell orario reale

12 Migliorie infrastrutturali: tratta Settimo - Rivarolo Tempo Totale di Viaggio - TTT (s) 3900 Confronto efficace sul piano TTT - TSM eliminazione vincolo NE Eliminazione vincolo CA Aumento velocità di linea Attivazione binari 4 e 5 Sc0 Sc1 Sc2 Sc Margine Totale di Stabilità - TSM (%) 12 Attivazione binari 4-5: influenza trascurabile Aumento velocità di linea: significativi benefici Si riconferma la grande influenza del vincolo CA In Sc2 e Sc3 il vincolo NE ha influenza trascurabile

13 Migliorie infrastrutturali: tratta Rivarolo-Pont 13 Elettrificazione: Nessuna miglioria dei tempi di percorrenza Velocità di linea comunque limitata a 50 km/h L attuale assenza di stazioni di incrocio intermedie impedisce di programmare un orario cadenzato ai 30 o ai 60 min Necessità di adeguare le stazioni di Cuorgné e Favria al fine di instaurare un servizio senza rotture di carico a Rivarolo (circa 1h5 tra Settimo e Pont, analogo con servizio attuale)

14 Conclusioni 14 Rimarcata l influenza di: Velocità di linea Vincolo sull entrata simultanea in stazione Analisi da completare con simulazioni in situazione di perturbazione dell esercizio: Emersione dei benefici dell attivazione dei binari 4-5 a Settimo Modello da implementare ulteriormente per la simulazione accurata dei profili di marcia con SCMT Stimoli per ulteriore implementazione SASTRE

15 Grazie per l attenzione! domande? Nicola Coviello, Politecnico di Torino, DIATI Sistemi di Trasporto nicola.coviello@polito.it