Introduzione al corso Domanda di mobilità

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1 corso di Teoria dei Sistemi di Trasporto a.a Introduzione al corso Domanda di mobilità Prof. Ing. Umberto Crisalli Dipartimento di Ingegneria dell Impresa

2 Orario delle lezioni MARTEDÌ ore 11:30 13:15 Aula B2 MERCOLEDÌ ore 11:30 13:15 Aula B2 VENERDÌ ore 9:30 11:15 Aula B2 Introduzione al corso di TST Modalità d esame Iscrizione al corso (entro marzo) Partecipazione alle valutazioni in itinere (prove scritte) prima prova (fine marzo/aprile); seconda prova (metà/fine maggio). Esame finale (prova orale) obbligatoria per chi non supera una o entrambe le valutazioni in itinere; facoltativa, per gli altri. 2

3 Introduzione al corso di TST Iscrizione al corso (obbligatoria entro 29 marzo) esclusivamente via DELPHI verbale elettronico 3

4 Introduzione al corso di TST Sito web ufficiale del corso Didattica Web Materiale didattico A.A. V.V. Territorio Economia Logistica e Trasporti Vol. Primo e Vol. Secondo Ed. TEXMAT Dispense del corso * Lucidi delle lezioni * * Il materiale didattico potrà essere scaricato direttamente dal sito ufficiale del corso. 4

5 Programma del corso (1/2) Introduzione al corso di TST - Introduzione ai metodi quantitativi per la pianificazione dei trasporti - I modelli d'offerta di trasporto - Zonizzazione, grafi e reti di trasporto - La domanda di trasporto - Definizione e caratterizzazione della domanda di trasporto - La stima diretta della domanda di trasporto - I modelli di scelta discreta e la teoria dell'utilità casuale per l'analisi della domanda di trasporto - I modelli ad aliquote parziali per la domanda di trasporto: generazione, distribuzione e scelta modale - I modelli di scelta del percorso - La specificazione, calibrazione e validazione dei modelli di domanda - I modelli di assegnazione - I modelli di carico della rete - Introduzione ai modelli di equilibrio su rete 5

6 Programma del corso (2/2) Introduzione al corso di TST - Applicazione di problemi inversi nell'ingegneria dei trasporti (*) - correzione delle matrici O/D di domanda di trasporto con conteggi di flussi di traffico - calibrazione dei modelli di domanda con conteggi di flussi di traffico - Approfondimenti sui modelli di simulazione del sistema dei trasporti (*) - Esempi di applicazione (*) (*) solo TST1+2 (9CFU), attività didattiche che verranno svolte nel mese di giugno 6

7 Progettazione funzionale dei sistemi di trasporto Introduzione al corso di TST Esempio collegamento Anagnina (Metro A)- campus Tor Vergata 7

8 Esempio L offerta di trasporto attuale Le principali linee di trasporto collettivo esistenti Introduzione al corso di TST Aule didattica Ingegneria + Scienze Biolog. Policlinico Catasto e ANAS Rettorato Ingegneria Lettere Economia. Medicina Linea 20 Exp. Linea 500 Giurisprudenza Anagnina (Linea A) 8

9 Introduzione al corso di TST Esempio Soluzioni tecniche alternative: Sistemi di trasporto collettivo Bus 12 m Bus 18 m Mini-Metro Monorotaia Definizione delle caratteristiche tecniche: Tracciato Fermate Tipologia di veicoli (lunghezza, capacità, velocità, ) Caratteristiche esercizio (frequenza, ) 9

10 Il sistema di trasporto collettivo Mini-metro (Leitner) Introduzione al corso di TST Capacità Velocità massima km/h Velocità fune 25 km/h Pendenza massima 12% Raggio minimo di curvatura 30 m Raggio minimo di raccordo verticale 150 m Lunghezza stazione terminale a 7m/s 36 m Lunghezza stazione intermedia 64 m 10

11 Il sistema di trasporto collettivo Monorotaia Introduzione al corso di TST Caratteristiche Vettura Capacità veicolo (passeggeri) 60 (20 seduti) Numero massimo di veicoli 8 Velocità massima 90 km/h Accelerazione 1,2 m/sec 2 Decelerazione 1,2 m/sec 2 Consumo con motori 750VDC 140 kwh Velocità commerciale 25 km/h 11

12 Il sistema di trasporto collettivo Parametri tecnici Introduzione al corso di TST Caratteristiche Bus 12 m Bus 18 m Mini-metro Monorotaia Capacità veicolo (passeggeri) Velocità massima 80 km/h 75 km/h 25 km/h 90 km/h Velocità commerciale 14 km/h 14 km/h 18 km/h 22 km/h Pendenza massima superabile % % 12 % 5-8 % Raggio minimo curvatura m m m m Distanza media interstazione m m 300 m (60s) m 12

13 Il sistema di trasporto collettivo Tracciato e fermate (Lunghezza = 5,2 km) Introduzione al corso di TST Uffici del Catasto e dell Anas Aule didattica Ingegneria Ingegneria Lettere Policlinico Medicina Giurisprudenza Economia Scienze Anagnina (Linea A) 13

14 Stima della domanda di trasporto Introduzione al corso di TST Carico max Utenti/ora per verso 14

15 Parametri di esercizio Introduzione al corso di TST Bus 12 m Bus 18 m Mini-Metro Monorotaia Velocità commerciale (km/h) Lunghezza tracciato (km) 7,5 7,5 5,2 5,2 Tempo di giro (min) Intertempo (min) frequenza (conv./h) Numero convogli in esercizio Numero convogli totale Numero vetture per convogli Numero vetture totale Capacità vettura (utenti) Capacità convoglio (utenti) Capacità di linea (utenti/h) Carico sulla linea (utenti/h) Grado di saturazione medio 1,14 0,63 0,89 0,90 Veic*km/anno Veic*h/anno

16 Introduzione al corso di TST Il sistema di trasporto collettivo La soluzione progettuale adottata (infrastrutture) 16

17 Introduzione al corso di TST Il sistema di trasporto collettivo La soluzione progettuale adottata (infrastrutture) 17

18 Introduzione al corso di TST Il sistema di trasporto collettivo La soluzione progettuale adottata (variante PTV) 18

19 Introduzione al corso di TST Il sistema di trasporto collettivo La soluzione progettuale adottata (variante PTV) Opere di compensazione 19

20 Il sistema di trasporto collettivo La soluzione progettuale adottata (servizi) Introduzione al corso di TST 20

21 Il sistema di trasporto collettivo Anagnina - Tor Vergata 2.0 Introduzione al corso di TST 21

22 Il sistema di trasporto collettivo Anagnina - Tor Vergata 2.0 Introduzione al corso di TST Fermata Cambridge Fermata Policlinico 22

23 Introduzione al corso di TST La Progettazione dei Sistemi di Trasporto ed il Processo Decisionale di Pianificazione DEFINIZIONE DEL SISTEMA DI STUDIO INDIVIDUAZIONE DI OBIETTIVI, VINCOLI E TIPOLOGIE DI INTERVENTO MODELLO MATEMATICO DEL SISTEMA ATTUALE ANALISI DELLA SITUAZIONE ATTUALE - Sistema di attività -Sistema di trasporto MODELLO MATEMATICO DEL SISTEMA DI PROGETTO FORMULAZIONE DI PROGETTI (PIANI) DI SISTEMI ALTERNATIVI MONITORAGGIO DEL PROGETTO SCENARI (PREVISIONI SULLE VARIABILI ESOGENE) PROGETTAZIONE DEL SISTEMA SIMULAZIONE E VERIFICA TECNICA DEI PROGETTI CONFRONTO DELLE SOLUZIONI ALTERNATIVE (VALUTAZIONE) SCELTA E REALIZZAZIONE DEGLI INTERVENTI 23

24 Le fasi del processo decisionale Il processo decisionale Individuazione degli obiettivi e dei vincoli Analisi della situazione attuale Costruzione del modello matematico del sistema attuale Formulazione di uno o più interventi (o Piani) alternativi Simulazione degli effetti e verifica tecnico-funzionale dei progetti Confronto dei progetti e scelta del progetto da realizzare 24

25 Campi di applicazione Il processo decisionale Fattibilità tecnica ed economica di progetti di trasporto Pianificazione strategica Pianificazione tattica Programmi di gestione operativa 25

26 Fattibilità tecnica ed economica di progetti di trasporto Il processo decisionale Le decisioni riguardano la progettazione funzionale e la valutazione di convenienza economica e/o finanziaria di opere (progetti) di trasporto. ( progettazione a sistema ). (es,. strade, linee ferroviarie, metropolitane) L orizzonte temporale è il lungo periodo; la scala territoriale varia dall'ambito metropolitano o regionale a quello nazionale in funzione del tipo di opera da verificare. Le analisi degli interventi prevedono la definizione delle caratteristiche funzionali, prestazionali ed economiche delle singole opere. 26

27 La pianificazione strategica Le decisioni riguardano consistenti investimenti di capitale per la realizzazione di nuove infrastrutture e/o l'acquisizione di veicoli e sistemi tecnologici ( progetto del sistema ). L orizzonte temporale è il lungo periodo (10-20 anni e oltre). Il processo decisionale Interventi previsti: nuove infrastrutture, struttura dei servizi di trasporto, politiche tariffarie, interventi di regolazione/gestione della domanda di mobilità. se la pianificazione è effettuata nell'ottica della collettività il risultato è la redazione di un Piano di Trasporto Urbano, Regionale, Nazionale o Trans-Nazionale, a secondo dell ambito spaziale; se si opera in un ottica aziendale si tratta di un piano strategico di sviluppo aziendale (ad es., acquisto materiale rotabile ferroviario, aerei, etc.). 27

28 La pianificazione strategica Esempio (PSMS di Roma) 28

29 La pianificazione strategica Esempio (PSMS Roma) 29

30 La pianificazione tattica Le decisioni sono relative ad interventi che impegnano risorse limitate, di solito assumendo una dotazione di infrastrutture pari a quella attuale. L orizzonte temporale è il breve/medio periodo. Interventi: Il processo decisionale Piano Generale del Traffico Urbano (PGTU) o un Piano Comprensoriale del trasporto collettivo (ottica della collettività). Piani di ristrutturazione dei servizi e/o di definizione delle politiche commerciali e tariffarie (ottica aziendale). Di interesse prevalente sono: la valutazione degli effetti tecnico-funzionali dell'intervento l analisi finanziaria (costi di esercizio e ricavi da traffico), per i diversi operatori coinvolti. 30

31 Il processo decisionale La pianificazione tattica Esempio (Nuovo PGTU di Roma) Il Piano è consultabile qui: 31

32 La pianificazione tattica Esempio (corridoio della mobilità) 32

33 Programmi di gestione operativa Il processo decisionale Le decisioni riguardano la definizione di aspetti particolari dell'esercizio dei singoli modi, ottimizzando l impiego delle risorse esistenti in un ottica di solito aziendale. L orizzonte temporale è il breve periodo. Interventi: Piani di regolazione semaforica; Progetto delle linee di trasporto collettivo in ambito urbano o extraurbano e relativi orari; Organizzazione dei fattori necessari alla produzione di servizi di trasporto. 33

34 La pianificazione operativa Esempio (regolazione intersezione) 34

35 Via di Tor Vergata Viale della Sorbona Via del Politecnico Via Columbia La pianificazione operativa Esempio (regolazione intersezione) criticità criticità ipotesi di progetto verifica funzionale (modellizzazione) 35

36 La pianificazione operativa Esempio (linee di trasporto collettivo) Link Metro C Medicina e Chirurgia Policlinico/Tor Vergata Tor Vergata/Medicina Torre Angela Cambridge/Resid. Univ. Economia Ingegneria Cambridge Le ere e Filosofia Cambridge/Columbia Principali cara eris che: Tipologia: circolare an oraria Fermate: 6 Lunghezza: 5.8 km 36

37 La pianificazione operativa Esempio (linee di trasporto collettivo) Navetta Tor Vergata FS 37

38 Struttura del sistema di modelli per la simulazione dei sistemi di trasporto Modello del sistema di trasporto OFFERTA DI INFRASTRUTTURE E SERVIZI DI TRASPORTO MODELLO DI LOCALIZZAZIONE E LIVELLO DELLE ATTIVITÀ SISTEMI DELLE ATTIVITÀ MODELLO DI OFFERTA Reti di trasporto Attributi di livello di servizio (tempi, costi) MODELLO DI DOMANDA Flussi MODELLI DI ASSEGNAZIONE MATRICI O/D Funzioni di prestazione Valutazione effetti MODELLO DEL SISTEMA DI TRASPORTO 38

39 Inquadramento corsi offerti nelle discipline della Ingegneria dei Trasporti OFFERTA DI INFRASTRUTTURE E SERVIZI DI TRASPORTO MODELLO DI OFFERTA Reti di trasporto Flussi MODELLO DI LOCALIZZAZIONE E LIVELLO DELLE ATTIVITÀ Attributi di livello di servizio (tempi, costi) Corsi di Teoria e Tecnica della Circolazione (TTC) Trasporti Urbani e Metropolitani (TUM) MODELLI DI ASSEGNAZIONE SISTEMI DELLE ATTIVITÀ MODELLO DI DOMANDA MATRICI O/D Corso di Trasporti e Territorio (TT) Funzioni di prestazione Valutazione effetti MODELLO DEL SISTEMA DI TRASPORTO Corsi di Trasporti e Territorio (TT), Trasporti e Ambiente (TA), 39

40 Inquadramento corsi offerti nelle discipline di Ingegneria dei Trasporti Modello di domanda Passeggeri -Modelli a 4 stadi -Modelli di assegnazione per reti stradali - Modelli di assegnazione per reti di trasporto collettivo -Merci Corsi di Teoria dei sistemi di Trasporto (TST) Teoria e Tecnica della Circolazione (TTC) Corso di Trasporti Urbani e Metropolitani (TUM) Corso di Logistica Territoriale (LOT) 40

41 I SEMESTRE TTC + TT (12 CFU ) TA (6 CFU) Magistrale 1 anno II SEMESTRE TST (6 o 9 CFU ) QUESTO CORSO TUM + GEST (6+6 o 9 CFU) MARTEDI Aula B1 MERCOLEDI Aula B1 GIOVEDI Aula B1 LOT ( 6 e 9 CFU) Triennale 3 anno Magistrale 1 anno MARTEDÌ GIOVEDI Aula C6 Aula C6 Magistrale 2 anno Magistrale 1 anno 41

42 La domanda di mobilità La domanda di mobilità 42

43 La domanda di mobilità La domanda di mobilità Spostamento è l atto di recarsi da un luogo (origine) ad un altro (destinazione), anche usando più mezzi o modi di trasporto, per svolgervi una o più attività. Domanda di trasporto: l aggregazione dei singoli spostamenti che hanno luogo nell area di studio e nel periodo di riferimento. Flusso di domanda di trasporto: il numero di utenti con determinate caratteristiche che consuma il servizio offerto da un sistema di trasporto in un periodo di tempo prefissato ovvero come un flusso di spostamenti. 43

44 La domanda di mobilità Caratteristiche della domanda di mobilità La domanda di mobilità si caratterizza essenzialmente in base a: elementi spaziali (matrici OD) elementi temporali modo di trasporto motivo dello spostamento caratteristiche degli utenti 44

45 La domanda di mobilità Caratteristiche della domanda di mobilità Esempio di caratterizzazione spaziale 45

46 Caratterizzazione spaziale della domanda Zonizzazione La domanda di mobilità Zona di traffico: porzione di territorio con caratteristiche omogenee rispetto alle attività, all accessibilità, alle infrastrutture ed ai servizi di trasporto. Centroide: punto del territorio rappresentativo del baricentro delle origine e delle destinazione di una zona di traffico. Centroidi interni area di studio Cordone Centroidi di cordone Centroidi esterni Centroidi esterni

47 Criteri per la zonizzazione La domanda di mobilità Le zone di traffico sono spesso ottenute come aggregazioni di unità territoriali amministrative per disporre di dati socioecomomici del sistema di attività. I separatori fisici del territorio vengono di solito utilizzati come confini di zona perché implicano diverse condizioni di accessibilità. I confini delle zone tendono ad aggregare porzioni di territorio omogenee sotto i profilo territoriale socioeconomico e trasportisitco È adottabile un diverso dettaglio di zonizzazione per diverse parti dell area di studio in funzione della diversa precisione con cui si vuole simulare una parte del sistema. 47

48 La domanda di mobilità Esempio (1):zonizzazione dell Europa unità territoriali per la statistica 48

49 La domanda di mobilità Esempio (2): la zonizzazione del modello della Regione Campania (SMR) 49

50 La domanda di mobilità Esempio (3): la zonizzazione del modello di Napoli 50

51 Le matrici Origine-Destinazione La domanda di mobilità (1/3) Matrici Origine-Destinazione (O-D) sono matrici che hanno un numero di righe e di colonne pari al numero di zone, il cui generico elemento d od fornisce il numero degli spostamenti che hanno origine nella zona o e destinazione nella zona d nel periodo di riferimento considerato (flusso O-D). Gli elementi di una matrice O-D possono essere classificati in relazione al tipo di zona di origine e destinazione: Spostamenti interni Spostamenti di scambio Spostamenti di attraversamento O/D spostamenti di 2 scambio 3 interno-esterno spostamenti di scambio spostamenti di 9 esterno-interno attraversamento 10 = spostamenti intrazonali 51

52 La domanda di mobilità Le matrici Origine-Destinazione (2/3) Centroidi esterni area di studio Cordone O/D spostamenti di scambio 3 interno-esterno spostamenti di scambio spostamenti di 9 esterno-interno attraversamento 10 = spostamenti intrazonali Spostamenti interni: l origine e la destinazione sono zone interne all area di studio. Spostamenti di scambio: l origine e la destinazione sono una all interno e l altra all esterno dell area di studio. Spostamenti di attraversamento: l origine e la destinazione sono entrambe esterne, ma impegnano l area di studio 52

53 La domanda di mobilità Le matrici Origine-Destinazione (3/3) Aggregazioni degli elementi della matrice O-D Flusso emesso o generato della zona o: Flusso attratto dalla zona d: Numero totale di spostamenti O/D d. d = o dod d o. = d dod d.. = 53 d o d od

54 Caratterizzazione temporale della domanda di mobilità La domanda di mobilità Periodo di riferimento: l ampiezza necessaria per analizzare e simulare la domanda dipende, ancora una volta, dallo scopo dell analisi. Ad esempio: nella progettazione di un una intersezione semaforizzata: ora di punta o sue frazioni nella valutazione economica e finanziaria di un intervento sul sistema di trasporto: vita tecnica dell intervento. Ipotesi di base: la domanda di trasporto è costante per periodi di tempo sufficientemente ampi da consentire al sistema di raggiungere un regime stazionario, durante il quale le caratteristiche rilevanti, quali i flussi di traffico, e le condizioni di funzionamento del sistema di offerta siano costanti, almeno in valore medio, ed indipendenti dal 54 particolare istante in cui vengono misurati.

55 Caratterizzazione temporale della domanda di mobilità La domanda di mobilità FLUSSO TOTALE DI SPOSTAMENTI NEL CAM PIONE (spost/h) FASCIA ORARIA 55

56 Esempi di caratterizzazione temporale della domanda La domanda di mobilità La dinamica temporale della domanda può essere studiata su tre orizzonti temporali: a) variazioni di lungo periodo o trend: sono le variazioni di livello globale e/o di struttura che si evidenziano totalizzando la domanda su un numero consistente di periodi di riferimento. 190 TRAFFICO MERCI 180 TRAFFICO PASSEGGERI tonnkm paxkm STRA DE ANNO CONDOTTE ANNO NAVIGAZIONE INTERNA FERROV IE AUTO PRIVATA AUTOBUS FERROV IA

57 La domanda di mobilità Esempi di caratterizzazione temporale della domanda b) variazioni intraperiodali; sono variazioni della domanda che si ripetono ciclicamente su un certo numero di intervalli di riferimento (periodo del ciclo) (dinamica intraperiodale). SPOSTAMENTI DI ANDATA SPOSTAMENTI DI RITORNO 12% % % 8% 6% 4% PERCENTUALE SUL TOTALE DEGLI SPOSTAM ENTI GIORNALIERI PER MOTIVO 2% FLUSSO TOTALE DI SPOSTAMENTI NEL CAMPIONE (spost/h) % 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% 400 PERCENTUALE SUL TOTALE DEGLI SPOSTAMENTI GIORNALIERI PER MOTIVO FLUSSO TOTALE DI SPOSTAM ENTI NEL CAM PIONE (spost/h) % 0 0% FASCIA ORARIA FASCIA ORARIA C-L C-S C-AM TOTALE L-C S-C AM-C TOTALE c) variazione interperiodali; sono le variazioni della domanda fra intervalli di riferimento di identiche caratteristiche 57 (dinamica interperiodale).

58 Altri elementi di caratterizzazione della domanda di mobilità modo di trasporto - Auto; Bus; Metropolitana; Treno; Piedi; La domanda di mobilità motivo dello spostamento - Casa-Lavoro; Casa-studio; Svago; caratteristiche degli utenti - Possesso patente; n. di auto in famiglia; orario desiderato di partenza e/o arrivo;... 58