CLASSIFICAZIONE E TIPOLOGIA DEI SISTEMI DI TRASPORTO COLLETTIVO URBANO PARTE A

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1 Scuola di Ingegneria - Università di Pisa Anno Accademico: 2016/17 CORSO DI TECNICA ED ECONOMIA DEI TRASPORTI Docente: Marino Lupi CLASSIFICAZIONE E TIPOLOGIA DEI SISTEMI DI TRASPORTO COLLETTIVO URBANO PARTE A 1

2 Classificazione dei sistemi di trasporto collettivo in base a differenti punti di vista Supporto:contatto verticale fra veicolo e superficie a cui è trasferito il peso del veicolo. Veicoli convenzionali : Ruota in gomma su pavimentazione stradale. Ruota in acciaio su rotaia in acciaio. Guida: si riferisce al modo in cui è determinata la traiettoria del veicolo ed è assicurata la stabilità laterale del veicolo (in particolare in curva). Libera: la traiettoria è scelta dal guidatore, la stabilità laterale è assicurata dall aderenza trasversale. Vincolata: la traiettoria e la stabilità laterale sono assicurate dalla interazione ruota rotaia. M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 2

3 Propulsione: tipo di motore utilizzato per la propulsione e metodo per determinare lo sforzo esterno di trazione e di frenatura. motore a combustione interna, ciclo diesel. motore elettrico. Veicoli per il trasporto collettivo, di tipo convenzionale, gli sforzi esterni di trazione e di frenatura sono assicurati dall aderenza. M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 3

4 Controllo: modo di regolare il moto dei veicoli in un sistema di trasporto; in particolare il distanziamento fra due veicoli successivi lungo una linea di trasporto. marcia a vista: il distanziamento fra veicoli successivi è determinato dal conducente; marcia strumentale: il distanziamento fra due veicoli successivi è assicurato da un sistema di segnali (secondo vari metodi e gradi di automazione). M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 4

5 Sede: grado di interferenza delle correnti di traffico di veicoli individuali stradali ( e di traffico pedonale) rispetto alla circolazione dei mezzi di trasporto collettivo. Si distinguono varie tipologie di sedi. promiscua: i veicoli da trasporto collettivo viaggiano insieme agli autoveicoli del trasporto individuale condividendo la carreggiata stradale; riservata: i veicoli da trasporto collettivo hanno una sede riservata a loro dedicata: Vari gradi di protezione, per esempio: semplice striscia mediante barriere massicciata di tipo ferroviario esclusiva: non esiste alcuna interferenza con i flussi di veicoli individuali stradali (e di pedoni): i veicoli viaggiano su una sede completamente esclusiva (in pratica: galleria o viadotto). M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 5

6 AUTOBUS Supporto: pneumatico in gomma su pavimentazione stradale. Guida: libera. Propulsione: motore a combustione interna; a gasolio nella versione più comune, ma ora anche : metano, biodiesel. Veicoli innovativi: elettrici, ibridi. Controllo: marcia a vista Sede : promiscua o riservata Capacità di una linea: capacità inferiore a 2000 pass/h (12 m, cadenza 3 minuti: 20x80=1600 pass/h, con 4 pass/mq); però autosnodato 20x120=2400 pass/h. M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 6

7 Autobus lungo (12m) M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 7

8 Autobus a metano (12m) M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 8

9 Autobus caratteristica meccanica reale di trazione Autobus caratteristica meccanica ideale di trazione 9

10 Principali pregi: Autobus: pregi e difetti Alta flessibilità del sistema; basso costo dei veicoli (soprattutto nella versione tradizionale a gasolio). Costo di impianto ( della linea) molto basso. Non sottrae molta capacità al trasporto individuale stradale (se in sede promiscua). Principali difetti: Impatto ambientale: inquinamento atmosferico (soprattutto versione a gasolio, ma quelli moderni sono euro 5 o superiori) ed acustico. Non è affidabile perché spesso in sede promiscua o riservata non protetta: problema dell accoppiamento, alti tempi di attesa. M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 10

11 Per quanto riguarda il problema dell inquinamento sono stati sviluppati: Autobus a biodiesel (combustibili derivanti, per esempio da: mais, canna da zucchero). Autobus elettrici (di dimensioni, e autonomia, ridotte). Autobus ibridi. Autobus ibridi serie: Vi è un motore a combustione interna che è collegato ad un generatore: il generatore produce energia che è trasferita a degli accumulatori che azionano un motore elettrico il quale è collegato alle ruote (quindi la trazione è elettrica, con energia elettrica creata a bordo). M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 11

12 Fonte: Gentile M, Tesi di Laurea Azionamenti per autoveicoli a propulsione elettrica e ibrida, Schema di funzionamento di un autobus (veicolo) ibrido serie Nello schema serie si parte dalla configurazione di un veicolo tutto elettrico e si aggiunge a monte un motore a combustione interna che permette la generazione di elettricità a bordo. Vantaggi: il motore a combustione interna ( che è di dimensioni minori di quelli che equipaggiano i veicoli standard) funziona ad un numero di giri fisso, ottimale (alto rendimento, basso inquinamento ambientale); per brevi tratti (per esempio centro storico) può andare in regime elettrico puro ; inoltre si ha il recupero dell energia in fase di frenata. M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 12

13 Generalmente c è un sistema di controllo della propulsione (non indicato nel precedente schema) che combina, secondo le necessità di trazione, l energia proveniente dal generatore con quella proveniente dall accumulatore che arriva al motore elettrico. Source: (accessed 2016)

14 Fonte: Gentile M, Tesi di Laurea Azionamenti per autoveicoli a propulsione elettrica e ibrida, Schema di funzionamento di un autobus (veicolo) ibrido parallelo Nel caso dell autobus ibrido parallelo entrambi i motori sono collegati meccanicamente alle ruote e possono funzionare: o entrambi contemporaneamente o singolarmente uno dei due. Nelle fasi della marcia in cui non è necessaria per la trazione del veicolo, l energia proveniente dal motore a combustione interna può essere usata per ricaricare le batterie. M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 14

15 Fonte: Caratteristica meccanica di un autobus ibrido parallelo Nei veicoli più moderni vi è un sistema automatico che spegne il motore durante il tempo di fermata (ossia il tempo in cui le porte sono aperte). Alla ripartenza (quando l ultima porta si chiude ) l avviamento si ha con il solo motore elettrico (con tutti i vantaggi che esso ha in termini di inquinamento, ma anche di accelerazione progressiva). Il motore a combustione interna viene poi automaticamente avviato a seconda della velocità raggiunta e delle richieste di accelerazione del conducente. 15

16 Anche nel caso dell ibrido parallelo si può marciare per brevi tratti (per esempio centro storico) in regime elettrico puro ed inoltre si ha il recupero dell energia in frenata. M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 16

17 FILOBUS Supporto: pneumatico in gomma su pavimentazione stradale. Guida: libera. Propulsione: motore elettrico Controllo: marcia a vista Sede : promiscua o riservata Capacità della linea: capacità inferiore a 2000 pass/h (12 m, cadenza 3 minuti: 20x80=1600 pass/h, con 4 pass/mq); però filosnodato 20x120=2400 pass/h. M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 17

18 Filobus ( Ansaldo Breda 12 m) 18

19 Principali pregi: Basso impatto ambientale: assenza di inquinamento atmosferico, basso inquinamento acustico, minori vibrazioni (rispetto all autobus). Pregi del motore elettrico: caratteristica meccanica naturalmente vicina a quella ideale; alta vita utile; bassi costi di manutenzione; possibilità di sovraccaricarlo in avviamento, accelerazione progressiva. Principali difetti (soprattutto rispetto all autobus): Linea aerea: minore flessibilità (non posso cambiare facilmente il percorso della linea); costi di impianto. Costi del veicolo: in particolare, attualmente, hanno tutti anche un motore a combustione interna (possono funzionare, con prestazioni ridotte, come un ibrido serie). Inquinamento visivo (termine da architetto.) per la presenza della linea aerea. Perdita di velocità commerciale, in situazioni di traffico stradale congestionato, perché è meno maneggevole (sempre, ovviamente, 19 rispetto all autobus).

20 Spesso (dato i più alti costi di impianto ) si utilizza la versione filosnodata ( 120 pass) ed inoltre si tendono a fare in sede riservata. Quasi tutti i filobus moderni sono degli ibridi (serie) : hanno un motore a combustione interna, generalmente non molto potente, che può sostituire la fornitura di energia elettrica dalla linea aerea. M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 20

21 Filobus Articolato F321 (BredaMenarinibus) 21

22 TRAM Supporto: ruota in acciaio su rotaia in acciaio (ma ora anche tram su gomma). Guida: vincolata. Propulsione: motore elettrico. Controllo: marcia a vista (generalmente). Sede : promiscua o riservata (caso decisamente più comune per i nuovi impianti). Capacità mezzo 200 passeggeri ( ma comunque ne esistono di diverse lunghezze e capacità) Cadenza minima: 3minuti (ma sono state osservate, in esercizio, anche cadenze inferiori) Capacità della linea: 20x200 = 4000 pass/h (comunque dipende, ovviamente, dalla tipologia specifica del mezzo considerato, in particolare dalla sua lunghezza). 22

23 Anno di costruzione: SERIE 7000 Tram Torino (Fiat Ferroviaria) Tram Sirio (Ansaldo Breda) CARATTERISTICHE PRINCIPALI - tara (compreso conducente): kg - massa complessiva: kg - lunghezza fuori tutto: mm - raggio medio min. di curvatura: ,4 mm - velocità max: 75 km/h - alimentazione: 600 Vcc - organo di presa corrente: pantografo CAPACITA' POSTI PER PASSEGGERI - posti a sedere: 56 - posti in piedi:

24 Tram Sirio - Diagramma di trazione su tratta tipo di 400 m. M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17

25 Tram Citadis (ALSTOM) La tendenza è di fare veicolo modulari (Sirio, Citadis) al fine di standardizzare le tipologie (diminuzione dei costi) ed allo stesso tempo aumentare la varietà dell offerta.lunghezze tipiche sono 20, 30 e 40 metri. M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 25

26 Alstom Citadis di Nizza E importante inserire bene il tram nel paesaggio urbano 26

27 Alstom Citadis di Nizza M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 27

28 Alstom Citadis di Nizza 28

29 Il tram Sirio a Firenze M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 29

30 Per garantire la privacy, è stato impedito il download automatico di questa immagine esterna. Per scaricare e visualizzare l'immagine, fare clic su Opzioni sulla barra dei messaggi, quindi fare clic su Attiva contenuto esterno. Il tram Sirio a Firenze M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 30

31 Per garantire la privacy, è stato impedito il download automatico di questa immagine esterna. Per scaricare e visualizzare l'immagine, fare clic su Opzioni sulla barra dei messaggi, quindi fare clic su Attiva contenuto esterno. Il tram Sirio a Firenze in Piazza Duomo (simulazione) M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 31

32 Per garantire la privacy, è stato impedito il download automatico di questa immagine esterna. Per scaricare e visualizzare l'immagine, fare clic su Opzioni sulla barra dei messaggi, quindi fare clic su Attiva contenuto esterno. Fonte: Cerafatti e Malaspina a," Centoventi anni di Trasporti Pubblici a Firenze, Calosci editore, Cortona, Il tram in Piazza Duomo a Firenze c era anche in passato! M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 32

33 Principali pregi del tram: Assenza di inquinamento atmosferico (importante). Pregi della trazione elettrica: caratteristica meccanica naturalmente ideale ; alta durata del motore; bassi costi di manutenzione; possibilità di sovraccarico in avviamento; alta potenza. Alta durata (rispetto ad autobus e filobus), vita utile dei veicoli: 50 anni (almeno per i vecchi tram.). Maggiore capacità di linea (al solito rispetto ad autobus e filobus). Prestazioni che possono essere notevoli (si può arrivare anche a 1,3 m/sec 2 in accelerazione, ma anche con il filobus) nel caso di un tram ad assi tutti motori ed aderenza totale. Affidabilità del sistema: se la sede, oltre ad essere riservata, è anche fortemente protetta. Inoltre può esserci la priorità semaforica (in questo caso si può arrivare anche a 2 minuti per la cadenza minima ). Generalmente, per i nuovi impianti è prevista la priorità semaforica. M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 33

34 Principali difetti: Riduzione della flessibilità rispetto al filobus ed ancora di più rispetto all autobus. Alto costo di impianto (rispetto ad autobus e filobus). Si sottrae maggiore capacità al sistema di trasporto individuale stradale (rispetto ad autobus e filobus). Tram su gomma (novità degli ultimi anni): Guida meccanica Guida magnetica Guida ottica M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 34

35 Padova Fonte: Tram su gomma a guida meccanica, esempio: Translohr 35

36 Tram su gomma a guida magnetica (meglio sarebbe definirlo: autobus ibrido a guida assistita). Può essere anche alimentato da linea elettrica ( e quindi si parlerebbe, in questo caso, di filobus a guida assistita ). Esempio: Phileas (Eindhoven) Number of passengers seats standing total 4 persons/m persons/m Single articulated 18,5 m Number of passengers seats standing total 4 persons/m persons/m Double articulated 24,5 m Number of passengers 4 persons/m2 6 persons/m2 Acc. = 1,3 1,4 m seats standing total / sec Double articulated 26,0 m M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 36

37 Fonte: Magnetic markers Guida automatica 37 Phileas bus lane (corsia riservata)

38 Tram su gomma a guida ottica (meglio sarebbe definirlo: filobus a guida assistita): per esempio Civis (Irisbus) Motori nelle ruote 38

39 Guida ottica (guida assistita) M. Lupi: "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Univ. Pisa-- A.A. 2012/ /14 39

40 Però la presenza delle rotaie, che potrebbe essere vista come uno svantaggio, in realtà potrebbe essere un vantaggio. Esiste infatti un vantaggio psicologico che sembra essere importante: la visione delle rotaie induce nell utente una maggiore affidabilità nel sistema di trasporto collettivo. Inoltre la presenza delle rotaie induce un maggiore rispetto dei guidatori di autoveicoli individuali per le corsie riservate. M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 40