Guida al PROGETTO DI TRAFFICO

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1 Dipartimento Ingegneria dell Impresa corso di TEORIA E TECNICA DELLA CIRCOLAZIONE + TRASPORTI E TERRITORIO Guida al PROGETTO DI TRAFFICO DOCENTE Prof. Ing. UMBERTO CRISALLI Anno Accademico

2 SOMMARIO 1. INTRODUZIONE DELIMITAZIONE E ZONIZZAZIONE DELL AREA DI STUDIO CRITERI GENERALI INDIVIDUAZIONE DELLE AREE OMOGENEE ZONIZZAZIONE DELL'AREA DI STUDIO E SCHEMA DELLA RETE DI BASE L'AREA ESTERNA A QUELLA DI STUDIO L ESTRAZIONE DELLA RETE DI BASE ELABORATI DA PRODURRE IL MODELLO DELL OFFERTA DI TRASPORTO METODI DI RAPPRESENTAZIONE DELL OFFERTA I grafi Alcune caratteristiche dei grafi Le reti IL GRAFO DELLA RETE STRADALE IL MODELLO DI RETE STRADALE Le funzioni di costo dei rami L influenza dei mezzi pesanti Funzioni di costo semplificate per l esercitazione La matrice delle caratteristiche dei rami ELABORATI DA PRODURRE LA STIMA DELLA DOMANDA DI TRASPORTO STIMA DELLA MATRICE O/D DEGLI SPOSTAMENTI DI SCAMBIO ED ATTRAVERSAMENTO Una tecnica applicativa semplificata per la stima della domanda di scambio ed attraversamento STIMA DELLA MATRICE O/D DEGLI SPOSTAMENTI INTERNI Un sistema di modelli ad aliquote parziali La matrice O/D da assegnare alla rete stradale ELABORATI DA PRODURRE L ASSEGNAZIONE DELLA DOMANDA ALLA RETE IL MODELLO DI ASSEGNAZIONE CALCOLO DEGLI INDICATORI SINTETICI DI PRESTAZIONE ELABORATI DA PRODURRE LO SCENARIO DI PROGETTO INTRODUZIONE LA RETE DI PROGETTO U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

3 6.3. ELABORATI DA PRODURRE LA DOMANDA DI TRASPORTO DI PROGETTO ELABORATI DA PRODURRE L ASSEGNAZIONE DELLA DOMANDA ALLA RETE DI PROGETTO CALCOLO E CONFRONTO DEGLI INDICATORI SINTETICI DI PRESTAZIONE ELABORATI DA PRODURRE LA RELAZIONE TECNICA ELABORATI DA PRODURRE APPENDICE A: ELENCO DEGLI ELABORATI FINALI 53 U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

4 1. INTRODUZIONE Il Progetto di Traffico che verrà sviluppato nel corso di Teoria e Tecnica della Circolazione + Trasporti e Territorio consiste nella simulazione, attraverso modelli analitici, degli effetti dell implementazione di interventi sul sistema di trasporto stradale di una città di medie dimensioni (Avellino). Il progetto si compone delle seguenti fasi: delimitazione dell'area di studio e zonizzazione del territorio (Cap. 2); costruzione del modello di rete stradale (Cap. 3); stima della domanda di trasporto (Cap.4); calcolo dei flussi sulla rete e degli indicatori sintetici di prestazione (Cap. 5); implementazione ed analisi di uno scenario di progetto (Cap. 6). Al fine di espletare le operazioni e le analisi richieste per ognuna delle precedenti fasi verrà utilizzato lo strumento software di simulazione dei sistemi di Trasporto OmniTRANS (scaricabile sul sito web del produttore all indirizzo Inoltre, il capitolo 7 contiene alcune indicazioni per la redazione della relazione tecnica del progetto, mentre nell appendice A viene riportata una sintesi degli elaborati da produrre. La conclusione dell esercitazione e la consegna della stessa, dopo la revisione finale effettuata dal docente del Corso, è condizione indispensabile affinché gli allievi siano ammessi all esame finale. L esercitazione dovrà comunque essere consegnata secondo le modalità stabilite dal docente del corso, che verranno comunicate durante il corso. U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

5 2. DELIMITAZIONE E ZONIZZAZIONE DELL AREA DI STUDIO 2.1. Criteri generali Il primo passo per la modellizzazione analitica del sistema della mobilità e dei trasporti consiste nella individuazione della cosiddetta area di studio. L area di studio è definita come quella porzione di territorio all'interno della quale si ritiene che si esauriscano gli effetti degli interventi sul sistema di trasporto in esame. Nel prosieguo si farà riferimento ad aree di medie dimensioni ed ad un sistema di trasporto comprendente i seguenti modi: pedonale, auto e trasporto collettivo. Per la individuazione dell'area di studio va considerato che il procedimento di valutazione della mobilità riportato nel seguito tratta in modo diverso gli spostamenti dei residenti nell'area di studio e quelli dei non residenti: la stima della mobilità interna dei residenti è effettuata tramite un sistema di modelli comportamentali, mentre quella di scambio è stimata in maniera esogena senza l utilizzo di modelli comportamentali. Per tale motivo si manifesta l esigenza di definire i confini dell area di studio in maniera tale da ridurre l incidenza percentuale della domanda dei non residenti rispetto a quella dei residenti. A tale scopo la dimensione dell area di studio dovrebbe essere portata a comprendere anche centri abitati esterni al perimetro del centro urbano oggetto di studio, ma ricadenti nella sua area di gravitazione. D'altra parte va tenuto presente che al crescere delle dimensioni dell'area di studio, aumenta il numero di zone di traffico in cui occorre suddividere l'area e aumenta di conseguenza la complessità del lavoro da svolgere in fase di applicazione del sistema di modelli. La delimitazione finale dell'area di studio deve quindi derivare da un compromesso tra l'esigenza di ridurre il numero di spostamenti di scambio e l'esigenza di contenere il numero di zone dell'area di studio. Un utile criterio è quello di farla coincidere almeno con l'area servita dal sistema di trasporto pubblico con caratteristiche urbane. Il caso che si presenta più di frequente è quello di un nucleo urbano che ricopre parzialmente il territorio comunale, con eventuali centri abitati non strettamente conurbati appartenenti al comune stesso: in questo caso il perimetro dell'area di studio è costituito dal perimetro del nucleo urbano e pertanto l'area di studio è formata da una parte o da tutto il territorio del comune in esame. U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

6 È in ogni caso necessario, per motivi che saranno chiari nel seguito, che i confini dell'area di studio coincidano con i confini delle sezioni di censimento ISTAT. Il secondo passo nell applicazione della procedura consiste nell operazione di definire la zonizzazione dell area di studio e lo schema di rete stradale da utilizzare nella modellizzazione. Le fasi di zonizzazione dell'area di studio e di schematizzazione della rete stradale vanno condotte in modo interattivo, in quanto esistono delle forti interdipendenze fra le due operazioni. La zonizzazione serve a concentrare in un numero limitato di punti (centroidi delle zone) la molteplicità degli spostamenti con origine e destinazione diffusi su tutta l'area di studio. Tutti gli spostamenti stimati (da interviste) o previsti (con modello) con origine in una zona si riterranno in partenza dal relativo centroide; analogamente per le destinazioni. La necessità della schematizzazione delle reti di trasporto deriva dalla esigenza di disporre di un modello per calcolare i tempi di spostamento fra le zone (e, quindi, fra i centroidi delle zone) e per determinare i flussi che utilizzano i singoli rami della rete. Da un lato, quindi, la scelta dei rami che devono fare parte dello schema di rete dipende dalla scelta delle zone, in quanto dovranno considerarsi tutti i rami suscettibili di servire spostamenti fra le zone stesse: in particolare, se si adottano zone piccole, lo schema dovrà comprendere dei rami che con una zonizzazione meno minuta sarebbero stati considerati locali. Dall'altro lato la suddivisione in zone dovrà essere coerente con lo schema di rete minimo cioè con lo schema costituito dai rami della rete di cui interessa conoscere i flussi. Zonizzazione e schema di rete saranno coerenti quando il numero dei rami presenti all'interno di ogni zona sarà il minimo possibile. Se ad esempio lo schema di rete ha una struttura fitta in una certa area, mentre la zonizzazione presenta zone ampie e quindi con pochi centroidi, si verificherà che saranno caricati solo pochi rami mentre gli altri rami (sui quali pure interessa conoscere i flussi) saranno del tutto scarichi. Il risultato delle operazioni condotte deve essere quindi frutto di un compromesso tra le due esigenze contrastanti nell'esecuzione delle operazioni di zonizzazione e scelta dello schema di rete, ovvero l'avere poche zone e uno schema molto semplice che converrebbe per semplificare le operazioni di applicazione della U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

7 procedura contro uno schema della rete molto fitto che consentirebbe una migliore precisione nella valutazione dei flussi, dei tempi e dei costi dello spostamento. Le operazioni da effettuare per la zonizzazione e l estrazione dello schema di rete sono descritti nei successivi paragrafi 2.2, 2.3, 2.4 e Individuazione delle aree omogenee Definita l'area di studio, il procedimento di zonizzazione viene sviluppato individuando dapprima delle aree omogenee dal punto di vista delle attività socioeconomiche attuali o previste per il futuro (per le previsioni sullo sviluppo territoriale conviene riferirsi agli strumenti della pianificazione urbanistica, quali i Piani Regolatori Generali); tale suddivisione viene effettuata (tenendo conto che l'unità minima di riferimento è la singola sezione di censimento ISTAT) mediante l'ausilio di carte di scala adeguata, dal 1:2000 1:5000 per le zone a più forte densità abitativa al 1:10000 per le altre. In generale, in una area urbana è possibile identificare ad un primo livello tre tipi di aree omogenee: Centro: costituito dalla parte della città "storica" e/o "direzionale"; le connotazioni principali sono la elevata concentrazione di attività terziarie e commerciali, con uffici pubblici e privati, studi professionali, elevato numero di negozi di generi di lunga durata, oppure l'elevata densità residenziale nei quartieri antichi con bassa accessibilità al trasporto privato per le particolari caratteristiche storico-urbanistiche. Corona interna o prima corona: è costituita dalla parte di città, riconducibile alle zone omogenee "di completamento" nei piani regolatori vigenti o in itinere, e che hanno una densità di edificato maggiore di 1.5 mc/mq; in genere comprende la parte di città generalmente circostante il Centro, ad alta e media densità insediativa e prevalentemente destinata a residenza, commercio di generi di breve e media durata e attività artigianali. Corona esterna o periferia: è costituita dalle zone con bassa densità insediativa, suscettibili di sviluppo nei P.R.G. vigenti; dalle zone con spiccate caratteristiche produttive, artigianali o industriali; dagli eventuali centri abitati non conurbati al centro principale, quali frazioni e quartieri periferici e da tutte quelle zone non incluse nelle suddivisioni precedenti. U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

8 2.3. Zonizzazione dell'area di studio e schema della rete di base E opportuno che la zonizzazione discenda dalla ulteriore suddivisione di Centro, Prima e Seconda Corona in sub-aree omogenee e venga effettuata mediante l'aggregazione delle particelle di rilevamento del censimento ISTAT; ciò consentirà l attribuzione, per una determinata zona di traffico, dei valori delle caratteristiche socioeconomiche (popolazione residente, popolazione attiva, studenti, ecc.) che vengono rilevati nel censimento ed attribuiti alla particella stessa. La particella di censimento risulta dunque essere una unità indivisibile attraverso la cui aggregazione è possibile definire le zone. Nel seguito vengono indicati ulteriori criteri generali utili per la definizione delle sub-aree omogenee; è bene notare che si tratta di criteri e non di regole in quanto non è detto che essi possano essere rispettati integralmente in ogni situazione. Omogeneità territoriale: si calcolano gli indici di densità territoriale di popolazione, addetti nel settore servizi, attivi totali, e si procede all'accorpamento delle sezioni censuarie contigue che presentino indici simili; omogeneità fisica: elementi fisici divisori, quali un fiume, una tratta ferroviaria, un muro di sostegno elevato, non devono attraversare mai le zone, piuttosto contribuiranno a delinearne i confini; omogeneità storico-culturale tra due o più particelle vicine; omogeneità trasportistica: accorpare per quanto possibile le particelle servite da uno stesso elemento fondamentale del sistema di trasporti interessante la zona, come una strada di penetrazione nella seconda corona, una stazione di metropolitana, ecc. Operando con questo criterio si ottiene che i viaggiatori in partenza abbiano un comportamento analogo nella scelta del modo e del percorso; omogeneità topologica: dal punto di vista della riduzione di un sistema continuo ad uno discreto sarebbe opportuno che le zone di traffico fossero tutte approssimabili a dei cerchi di eguale diametro o, non essendo ciò possibile, a dei quadrati di eguale lato. Ciò affinché uno spostamento che abbia origine o destinazione in posizione periferica di una zona di traffico non sia meglio rappresentato dal centroide di una zona di traffico contigua. U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

9 Avendo definito la ripartizione in zone omogenee mediante l'ausilio dei suddetti criteri, si passa alla fase successiva consistente nella definizione della rete di base, che verrà ad essere costituito da: rami della rete utilizzati per la penetrazione al centro dell'area e per l'attraversamento di essa da parte dei flussi provenienti sia dall'esterno dell'area di studio che dalla corona più esterna; rami utilizzati per i collegamenti dei diversi quartieri della città; rami dei quali si vuole conoscere il flusso di traffico che li attraversa. A questo punto occorre verificare schema di rete e zonizzazione in modo che risultino rispettate le seguenti norme orientative: ogni zona deve ricadere interamente in una delle aree omogenee (Centro, Prima Corona, Seconda Corona) precedentemente individuate o deve coincidere con una di esse; una zona può essere delimitata dai rami dello schema di rete; all'interno delle zone, soprattutto se di grandi dimensioni, possono esservi rami della rete. il numero di abitanti in ciascuna zona di norma non deve superare, per una città di medie dimensioni le unità; il diametro medio della parte della zona in cui sono presenti residenze o attività di norma non deve superare i 600 metri; fanno eccezione le aree a bassa densità insediativa. Conclusa la ripartizione in zone di traffico dell'area di studio, in ognuna di esse viene posizionato il relativo centroide. La posizione del centroide viene fatta coincidere con il baricentro delle attività presenti nella zona stessa. Il centroide va poi collegato alla rete tramite dei rami fittizi che dovranno immettersi su quei rami reali dove più alta è la concentrazione delle immissioni reali, come si vedrà in seguito L'area esterna a quella di studio L area di studio scambia relazioni con il mondo esterno. Nell approccio generale che si intende qui adottare tali relazioni (di tipo trasportistico, per il problema in esame) vengono concentrate in punti singolari. Tali punti singolari vengono posizionati all intersezione del confine dell area di studio con la viabilità di U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

10 penetrazione alla stessa. Gli spostamenti che l area esterna scambia con l area di studio (e viceversa) vengono attribuiti a tali punti singolari precedentemente individuati in funzione della posizione di diverse aree omogenee in cui l area esterna può essere partizionata. Per tale motivo si procede spesso ad una zonizzazione anche dell area esterna all area di studio, allo scopo di potere individuare porzioni di territorio che scambiano spostamenti in maniera simile con l area di studio. In ogni caso, tutte le ralazioni tra area esterna ed area di studio vengono concentrate nelle sezioni di confine precedentemente definite, indicate come centroidi esterni L estrazione della rete di base L insieme degli elementi fisici rappresentati per un applicazione è chiamato rete di base. Ad esempio, nei sistemi stradali urbani, sono individuati i tronchi stradali e le loro principali regole di traffico tipo senso unico, nessuna svolta ecc. (figura ). La scelta degli elementi da considerare è strettamente collegata alle finalità per le quali si costruisce il modello. Ad esempio per un progetto di riorganizzazione dei servizi di trasporto collettivo di un area saranno considerati tali i servizi e le infrastrutture sulle quali questi operano, così come le principali fermate, le linee che operano lungo le sezioni etc. Le infrastrutture e i servizi possono essere relativi ad una singola o più modalità di trasporto. Nel primo caso si parlerà di sistema mono-modale, ne secondo di sistema multi-modale. Le infrastrutture e/o i servizi di trasporto sono individuati sulla base della loro funzione di collegamento tra le zone di traffico presenti nell area di studio e l ambiente esterno. Questo comporta una stretta interdipendenza tra la individuazione della rete di base e la zonizzazione. Poiché i flussi sugli elementi della rete che risultano da spostamenti intrazonali non sono simulati, una zonizzazione più fitta con una rete di base rada verosimilmente comporterà una sovrastima dei flussi di traffico sugli elementi inclusi nella rete. Viceversa, una rete di base molto dettagliata con una zonizzazione rada potrebbe causare una sottostima di alcuni flussi di traffico. La individuazione degli elementi rilevanti è ovviamente più facile quando tutti i servizi e/o le infrastrutture giocano un ruolo nel collegare le zone di traffico, e un U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

11 caso potrebbe essere, ad esempio, la rete aerea nazionale. Nel caso di reti stradali, solo un sottoinsieme di strade è rilevante nel collegare le diverse zone. Nelle aree urbane, ad esempio, le strade locali sono solitamente escluse dalla rete di base dell intera area, mentre potrebbero essere incluse nelle reti di base di più limitati sottoinsiemi (un quartiere o parte di esso). Analogamente, quando si considera una intera regione, la maggior parte delle strade all interno di ciascuna città non saranno incluse nella rete di base. Allo scopo di accelerare le operazioni relative allo svolgimento della esercitazione la suddivisione dell area di studio in macroaree (centro, prima corona, seconda corona) è già stata effettuata all interno del Project di OmniTRANS (vedi figura 2.1 e file Project assegnato dagli assistenti del corso). Figura 2.1 Area di studio: macrozone U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

12 Allo stesso modo, per ogni gruppo di allievi, all interno del Project è stata definita la suddivisione delle macroaree in zone di traffico e la posizione dei centroidi interni e esterni (figura 2.2). Figura 2.2 Area di studio: zonizzazione e posizione dei centroidi In relazione al livello di dettaglio della zonizzazione, e analizzando la carta topografica dell area di studio, è compito degli allievi utilizzare gli strumenti di editing di OmniTRANS per individuare ed implementare la rete infrastrutturale che si intende adottare quale rete di base del sistema di trasporto stradale; tale rete di base dovrà essere estratta secondo i criteri descritti in questo capitolo. A titolo di esempio, nelle figure 2.3 e 2.4 viene riportato un possibile risultato delle operazioni richieste. U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

13 Figura 2.3 Esempio di schema di rete in OmniTRANS Figura 2.4 Esempio di schema di rete in OmniTRANS Particolare del centro U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

14 Per fare ciò, in corrispondenza di ogni intersezione sarà necessario inserire un nodo reale. I nodi reali così ottenuti dovranno essere collegati da archi rappresentativi dell infrastruttura stradale che si intende far parte della rete di base. Successivamente, mediante l uso dei punti forma (form points) di OmniTRANS, sarà necessario dare forma agli archi per renderli congruenti con il reale andamento delle infrastrutture stradali che essi rappresentano, così come descritto nelle figure Figura 2.5 Rete di base: inserimento nodi reali alle intersezioni U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

15 Figura 2.6 Rete di base: inserimento arco Figura 2.7 Rete di base: modifica andamento dell arco attraverso i form points U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

16 Una volta definito l arco si procederà alla definizione delle regole di circolazione mediante la definizione dei sensi di marcia in OmniTRANS in base ad una ipotesi di configurazione dei sensi di marcia effettuata dagli allievi, considerando che le strade riportate sulla cartografia assumono un differente significato alla freccia riportata al centro delle infrastrutture stradale rappresentate, ed in particolare: freccia assente indica una strada a doppio senso di circolazione; freccia presente indica una strada a senso di marcia; Le regole di circolazione verranno implementate in OmniTRANS definendo le caratteristiche dell arco all interno dello attribute editor per ogni senso di circolazione ammissibile, in relazione alla sua localizzazione, ed in base alla seguente classificazione funzionale: 1. Undefined (se non transitabile nella direzione corrente); 2. Centro (se transitabile nella direzione corrente e interno a una zona della prima corona); 3. Prima_Corona (se transitabile nella direzione corrente e interno a una zona della prima corona); 4. Seconda_Corona (se transitabile nella direzione corrente e interno a una zona della seconda corona); 5. Pedonale (se asservito al collegamento di un centroide all interno di una zona adibita ad area pedonale, cfr. cap. 6). Poiché, come precedentemente descritto, la delimitazione dell area di studio in macroaree è stata già realizzata dagli assistenti del corso e fornita insieme al Project dell esercitazione (figura 2.1), gli allievi si dovranno limitare a definire i sensi di circolazione dei rami ed associare la classificazione funzionale agli stessi sulla base della localizzazione del ramo all interno delle zone. U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

17 2.6. Elaborati da produrre Al termine di questa fase dell esercitazione occorre avere prodotto attraverso l uso degli strumenti di rappresentazione di OmniTRANS i seguenti elaborati: Tavola 1 La zonizzazione dell area di studio (esempio in figura 2.8) Tavola 2 La rete di base (esempio in figura 2.9) Figura 2.8 Elaborati da produrre: zonizzazione U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

18 Figura 2.9 Elaborati da produrre: rete di base U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

19 3. IL MODELLO DELL OFFERTA DI TRASPORTO 3.1. Metodi di rappresentazione dell offerta I grafi Un grafo G è costituito da una coppia ordinata di insiemi, un insieme N di elementi detti nodi (o vertici) ed un insieme L di coppie di nodi appartenenti ad N detti archi o rami: G = (N,L). Siano n N ed n L il numero dei nodi (cardinalità di N) e degli archi (cardinalità di L) rispettivamente. I grafi costituiscono un potente strumento di rappresentazione che può essere impiegato per descrivere realtà molto diverse. I nodi costituenti l insieme N possono individuare i punti di un territorio, le diverse componenti di un sistema o le diverse attività di un viaggio. Un arco sta ad indicare l esistenza di una relazione di qualsiasi tipo fra la coppia di nodi che lo definisce. Ad esempio, se due nodi sono i punti di un territorio, un arco che li congiunge può rappresentare una strada che li unisce. Si osservi che un grafo costituisce una rappresentazione esclusivamente topologica, essa consente unicamente di sapere se fra due qualunque elementi del sistema esiste la relazione che definisce gli archi, ma nessuna informazione quantitativa è associata a tale relazione. Le coppie di nodi possono essere ordinate, cioè la coppia (i,j) è diversa dalla coppia (j,i) nel qual caso l arco l corrispondente alla coppia di nodi (i,j) si dice orientato o direzionale, oppure le coppie possono essere non ordinate e quindi gli archi non orientati. Un grafo nel quale tutti gli archi sono non orientati si dice non orientato. Un grafo nel quale tutti gli archi sono orientati si dice a sua volta orientato o direzionale. In un arco orientato il primo nodo della coppia si dice nodo iniziale, il secondo nodo finale. I grafi impiegati per rappresentare i sistemi di trasporto sono sempre orientati. Per individuare compiutamente un grafo è necessario conoscere gli elementi dell insieme N e le coppie di N che costituiscono l insieme L. La rappresentazione più immediata è quella grafica (figura 3.1) nella quale i nodi sono individuati con un punto o un cerchio contrassegnato da un numero e gli archi da segmenti che U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

20 connettono le varie coppie di nodi costituenti l insieme L. Ogni arco orientato possiede una freccia che indica il verso di orientamento Figura Grafo orientato Le rappresentazioni numeriche di un grafo possono essere matriciali o vettoriali, in esse i nodi dell insieme N sono di solito indicati con un numero intero. La rappresentazione del grafo più utilizzata nei programmi di calcolo è nota come stella in uscita, o forward star, in cui ad ogni nodo i è associato l insieme degli archi da esso uscenti, ovvero i nodi finali di tali archi, FWS(i). È ovviamente possibile una analoga rappresentazione del grafo detta backward star (BWS) che richiede esattamente la stessa quantità di dati. La scelta fra le rappresentazioni dipende dall algoritmo di calcolo dei percorsi minimi che si adotta Alcune caratteristiche dei grafi In un grafo si definisce percorso, cammino o itinerario una sequenza di archi, nella quale il nodo finale di ciascun arco coincide con il nodo iniziale del successivo. Per esempio nel grafo di Fig. 3.1 la sequenza (5,1) (1,4) (4,3) è un percorso. Un percorso si dice circuito o loop se il nodo finale del percorso coincide con quello iniziale. Un percorso si dice elementare, o privo di circuiti, se nessuna parte di esso costituisce un circuito, cioè se in esso un nodo non compare mai più di una volta come inizio o fine di un arco. Per esempio nel grafo di Fig. 3.1 il percorso (5,1) (1,4) (4,3) (3,5) è un circuito; il percorso (2,1) (1,4) (4,3) (3,5) è invece privo di circuiti e quindi elementare. Nel seguito, sarà sottinteso il riferimento a percorsi privi di circuiti. Un grafo in cui ciascun nodo è collegato mediante un arco a ciascun altro nodo si dice completo. I grafi impiegati per rappresentare sistemi di trasporto sono generalmente non completi. Un grafo si dice connesso se ciascun U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

21 nodo è origine di almeno un percorso che ha come estremo un qualsiasi altro nodo del grafo. Se da un grafo si eliminano alcuni archi si ottiene un grafo detto parziale. Se si eliminano alcuni nodi e gli archi a cui tali nodi appartengono si ottiene un sottografo del grafo dato. Un grafo (in cui non è presente alcun circuito) nel quale esiste un solo percorso che collega un nodo i con ciascun altro nodo si dice albero di radice i. Un albero è un esempio di grafo non connesso in quanto non esistono i percorsi che collegano i diversi nodi con la radice. In un grafo assegnato gli alberi aventi come radice i diversi nodi sono altrettanti esempi di grafi parziali; in generale esistono diversi alberi aventi la stessa radice. A titolo di esempio in figura 3.2 sono riportati alcuni alberi di radice 2 per il grafo di figura 3.1. Il numero di percorsi (privi di circuiti) che possono individuarsi in un grafo è finito Figura Grafo con alcuni alberi da esso estratti U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

22 Nelle reti di trasporto sono rilevanti solamente i percorsi che collegano coppie di nodi nei quali iniziano e terminano degli spostamenti; tali nodi come si è visto nel capitolo 1, vengono denominati centroidi. Per un dato grafo, con un numero prefissato di nodi centroidi, è possibile elencare (o enumerare) tutti i possibili percorsi elementari aventi un centroide come nodo iniziale e nodo terminale. Se o e d sono due centroidi, si indica con I od l insieme dei percorsi che collegano o e d, ovvero l insieme dei percorsi aventi o come nodo iniziale e d come nodo finale. In figura 3.3 è riportato un grafo con i possibili percorsi che connettono i nodi centroidi. Sia n P il numero dei percorsi elementari che collegano le coppie di nodi centroidi Figura Grafo con i percorsi elementari fra i nodi centroidi Le reti Una rete è data da un grafo G con grandezze numeriche associate a ciascun arco (per le reti di trasporto tali grandezze numeriche sono i costi generalizzati di trasporto). Con c ij si indica il costo dell arco individuato dalla coppia di nodi (i,j) e il U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

23 vettore c, di dimensione (n L 1), che ordina tali costi, è detto vettore dei costi di arco. Alternativamente si può indicare con c l il costo relativo all arco l individuato dalla coppia di nodi (i,j). In figura 3.4 è riportato un esempio di rete con il relativo vettore dei costi di arco Figura Esempio di rete Il grafo della rete stradale Allo scopo di gestire analiticamente lo schema di rete stradale di cui si è parlato nel precedente capitolo, la modellizzazione del sistema di offerta di trasporto si avvale della teoria dei grafi. Un grafo della rete stradale è essenzialmente costituito da nodi e da rami orientati. I nodi, che individuano posizioni spaziali e/o temporali distinte, possono essere: nodi reali: corrispondono a punti singolari delle reti di trasporto; in genere rappresentano intersezioni o punti di confluenza o di diversione di strade della rete; centroidi esterni: corrispondono a quei punti nei quali si suppone che sia situata l'origine o la destinazione degli spostamenti da/verso l'esterno dell'area di studio; come precedentemente illustrato, coincidono con le sezioni al cordone dell'area; centroidi interni: corrispondono a quei punti nei quali si suppongono concentrate tutte le attività di una zona e dove quindi sono ubicate le origini e le destinazioni degli spostamenti generati o attratti da dette attività (sono detti anche centroidi di zona), il loro posizionamento è stato descritto nel paragrafo relativo alla zonizzazione; U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

24 nodi fittizi: corrispondono a quei punti nei quali si ipotizza che avvengano gli scambi tra i centroidi interni e la rete stradale reale; questi punti possono anche coincidere con nodi reali, vengono utilizzati per caricare la rete con gli spostamenti che vengono considerati concentrati nei centroidi. I rami individuano connessioni spazio-temporali tra due nodi; tali relazioni si ritengono per definizione orientate, qualora esista anche il collegamento in verso opposto esso sarà rappresentato da un ulteriore ramo. I rami possono essere distinti in: rami reali: corrispondono al collegamento esistente tra due nodi reali della rete (ad esempio, ad una strada con doppio senso di marcia tra due intersezioni corrispondono, nel grafo, due rami reali orientati con verso opposto); rami fittizi: rappresentano quei collegamenti fittizi tra i centroidi di zona e i nodi fittizi; generalmente ogni collegamento è rappresentato da due rami orientati; rami di manovra: rappresentano particolari manovre di svolta (es: rami di un incrocio in cui si vogliano distinguere le possibili manovre e quindi i flussi interessati). Per ottenere dunque il grafo, una volta definito lo schema di rete che esso deve rappresentare, occorre effettuare le seguenti operazioni: posizionamento dei centroidi interni ed esterni e loro rappresentazione mediante segni convenzionali (es. due cerchi concentrici); posizionamento dei nodi reali (intersezioni, confluenze, divergenze, ecc.) e loro rappresentazione (es. un cerchio); evidenziazione delle connessioni tra i nodi reali mediante un segmento congiungente i nodi interessati ed una freccia indicante il senso della relazione. Si ricorda che la rappresentazione è schematica e non è quindi necessario seguire il tracciato della strada reale; individuazione e posizionamento dei nodi fittizi sui rami reali e loro rappresentazione (es. un cerchio tratteggiato); evidenziazione dei collegamenti tra i centroidi interni ed i nodi fittizi tramite i rami fittizi mediante un segmento tratteggiato. U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

25 Non interessa il flusso effettivo sui rami della intersezione Centroidi interni Nodi reali Nodi fittizi Rami reali Rami fittizi Si vuole conoscere il flusso sui rami della intersezione Centroidi interni Nodi reali Nodi fittizi Rami reali Rami fittizi Si vogliono conoscere i flussi di ogni manovra Centroidi interni Nodi reali Nodi fittizi Rami reali Rami fittizi Figura 3.5 rappresentazioni schematiche di una intersezione Alcuni criteri generali possono essere adottati per l individuazione dei rami fittizi di connessione tra i centroidi e la rete stradale. In linea di massima occorre considerare che tali rami fittizi sono la rappresentazione implicita ed aggregata delle possibilità offerte dal sistema di trasporto locale di livello più minuto (che non viene rappresentato nello schema di rete e quindi nel grafo) agli utenti che dalle loro effettive localizzazioni sul territorio (ritenute concentrate nei centroidi) intendono utilizzare il sistema di trasporto e quindi accedere alla rete schematizzata nel grafo. Se non è necessaria la conoscenza dettagliata dei flussi di svolta alle intersezioni è possibile connettere i centroidi interni mediante i rami fittizi direttamente con i nodi reali, diminuendo così il numero totale dei nodi e semplificando il grafo stesso. Oltre alle regole testé enunciate, bisogna seguire con attenzione il dispositivo di circolazione che si vuole rappresentare, con particolare attenzione alle intersezioni ed alle strade a carreggiate separate. Di seguito si presentano alcune schematiche considerazioni valide per alcune tipologie di immissione degli spostamenti concentrati nei centroidi sulla rete rappresentata dal grafo. U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

26 Molte volte si sceglie di fare coincidere in maniera approssimata il punto i cui gli utenti caricano la rete stradale con una intersezione. L immissione viene in tale caso rappresentata facendo coincidere il nodo fittizio di connessione con il nodo reale rappresentate l intersezione. In tale caso non si intende evidentemente conoscere il numero di utenti che in realtà utilizzano effettivamente ogni ramo con un estremo nell intersezione considerata. Qualora invece si voglia conoscere non solo i flussi su ogni ramo convergente in essa, ma anche i flussi relativi alle manovre di svolta alle intersezioni, è necessario incrementare il numero di nodi affinché ognuno rappresenti un solo punto di intersezione o di confluenza e collegarli mediante dei rami di manovra rappresentanti le manovre possibili. Tale rappresentazione si rende comunque necessaria qualora alcune delle possibili manovre alla intersezione risultino impedite come rappresentato nella precedente figura 3.5. zona i i ERRATA i ERRATA i CORRETTA Figura 3.6 Immissione su strada a carreggiate separate Nel caso in cui l immissione avvenga su una strada urbana a carreggiate separate occorre prestare particolare attenzione nel caso in cui nei rami reali che la rappresentano vengano inseriti dei nodi fittizi, affinché non si abbiano, in corrispondenza di questi, possibilità di svolta non possibili nel caso reale (fig.3.6). Si ponga infine particolare attenzione al caso in cui una errata individuazione dei rami di connessione possa, nella rappresentazione sotto forma di grafo, U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

27 permettere di scavalcare barriere fisiche esistenti, consentendo così una accessibilità che, nella realtà, la zona idealmente concentrata nel centroide non possiede. Il grafo della rete stradale deve essere rappresentato dagli allievi del corso attraverso gli strumenti di rappresentazione del software OmniTRANS come nell esempio in figura 3.7. A tale scopo è necessario partire dalla rete infrastrutturale di base disegnata precedentemente e convertirla in grafo attraverso gli strumenti di rappresentazione di OmniTRANS. Sul grafo stradale così ottenuto si procede alla connessione dei centroidi interni e esterni. con i nodi reali secondo i criteri già precedentemente descritti. Sulla tavola di rappresentazione del grafo occorre ovviamente riportare anche i centroidi esterni e la loro numerazione. La connessione dei centroidi interni ed esterni con i nodi reali dovrà essere effettuata in OmniTRANS dagli allievi aggiungendo rami connettori e definendoli in entrambe le direzioni con la categoria funzionale Connettori. Questa volta, trattandosi di rami fittizi, non sarà necessario modellare i connettori mediante l uso di punti forma. U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

28 Figura 3.7 Esempio di un grafo in OmniTRANS 3.3. Il modello di rete stradale La rappresentazione analitica del sistema di offerta di trasporto deve considerare che gli utenti che si spostano sulla rete subiscono, per la percorrenza di ogni arco della stessa, una disutilità (impedenza dello spostamento). L associazione di tale disutilità (o costo generalizzato) ad ogni ramo del grafo precedentemente individuato permette di passare dalla rappresentazione del grafo alla rappresentazione della rete Le funzioni di costo dei rami. Nella determinazione delle componenti del costo generalizzato si assume che nella valutazione del costo generalizzato per la scelta del percorso seguito da una origine O ad una destinazione D, l'utente consideri solo la variabile tempo impiegato, ritenendo che la componente legata al costo monetario sia trascurabile. La variabile tempo medio di percorrenza di un ramo viene scomposta nelle due aliquote: U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

29 tempo medio necessario per percorrere il ramo senza tenere conto del tempo di attesa alle intersezioni (tempo di corsa); tempo medio di attesa alle intersezioni (tempo di attesa). Il tempo di corsa viene calcolato come rapporto tra la lunghezza del ramo i e la velocità di corsa : t r i = L i / Vc i Il tempo di attesa alle intersezioni semaforizzate viene calcolato utilizzando una formulazione derivata da Doherty, che tiene conto della possibilità di raggiungere e superare la capacità dell'accesso considerato. L'espressione del ritardo è la seguente: t t w i w i fi = 0.5 (1 μ ) Cl + se f i 0.95μ μs μs f S (1) i fi = a + b se f i > 0.95μS (2) μs dove: t w i, tempo medio di attesa sul ramo [sec.]; C l, durata del ciclo semaforico [sec.]; V E, durata del verde semaforico [sec]; µ, rapporto tra il tempo di verde efficace per l'accesso in esame V E e la durata del ciclo C l ; S, flusso di saturazione del ramo [veic./sec.]; C=µS, capacità dell'accesso all'intersezione; f i, flusso sul ramo [veic./sec.]. Posto A= 0.5 C l (1-μ) 2, corrispondente al tempo medio di attesa all'intersezione a flusso nullo, la (1) può scriversi: w i t 0.55 fi = A + μs μs e la sua funzione derivata risulta: ' w i t 0.55 = μs μs f ( μs f ) 2 i i (3) (4) La (2) è l'equazione della retta tangente la (1) nel punto di ascissa f i = 0.95C, ed ordinata t 0.5C ; effettuando le sostituzioni si ottiene: U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

30 t 0.95C ' 0.95C t = A + 19 = A + (5) μs μs 0.55 μs 220 = = (6) μs ( 0.05 μs ) 2 ( μs ) 2 Essendo b il coefficiente angolare della retta (2) da eguagliare con la (6), si ottiene 220 b = e, sostituendo il valore di b nella (2) ed eguagliando con la (5) si ricava il μs valore di a, per cui l'espressione esplicita della (3.2) risulta: w i t = A + μs 220 ( μs ) 2 f i Le caratteristiche che individuano in maniera completa un ramo e permettono di calcolare il tempo complessivo di percorrenza sono quindi, a meno del flusso, L, Vc, A, a, b, C=µS. Al fine di determinare i valori più opportuni per le precedenti quantità è opportuno considerare le seguenti categorie di archi: Categoria A comprendente rami fittizi; Categoria B comprendente i rami che hanno come nodo finale un nodo reale e quindi rami i cui estremi siano: da nodo reale a nodo reale; da centroide esterno a nodo reale; da nodo fittizio a nodo reale; Categoria C comprendente i rami che hanno come nodo finale un nodo fittizio o un centroide esterno e quindi i rami i cui estremi siano: da nodo reale a nodo fittizio; da nodo fittizio a nodo fittizio; da centroide esterno a nodo fittizio; da nodo reale a centroide esterno; da nodo fittizio a centroide esterno; Categoria D comprendente i rami di manovra. U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

31 Rami fittizi (cat. A) Per i rami fittizi la velocità di corsa è assunta pari a: 15 Km/h (4.16 m/s) per rami ricadenti nel centro o nella 1a corona; 30 Km/h (8.33 m/s) per i rami esterni al centro ed alla 1a corona. Anche il tempo di attesa viene calcolato in modo convenzionale, assumendo che le manovre di immissione sui rami reali comportino un ritardo solo per i flussi provenienti dai rami fittizi e ponendo: V E = 30 sec e C l = 60 sec per il calcolo di A; C = 2000 veic./ora (0.555 veic./sec.). Rami con nodo finale reale (cat. B) Per i rami appartenenti alla categoria B la velocità di corsa è funzione di: caratteristiche geometriche (largh. utile, pendenza); possibilità o meno di sorpasso; entità dei disturbi esterni; entità del flusso; secondo la seguente relazione sperimentale: V c = L P T D I - [ (1-Z)](f/L) 2 [Km/h] dove: L = larghezza utile della strada in metri; P = pendenza espressa in percentuale (es. 6% = 6); T = indice tortuosità; D = indice disturbo; I = numero di intersezioni secondarie per Km; Z = variabile ombra, 1 per strade con possibilità di sorpasso, 0 per le altre strade; f = flusso equivalente (veic./ora); Il valore della velocità di corsa viene limitato inferiormente dai seguenti valori: Vc = 10 Km/h se il flusso risulta nullo; Vc = 5 Km/h se il flusso risulta maggiore di zero. L'indice di tortuosità e l'indice di disturbo assumono valori compresi tra 0 e 1. Una strada rettilinea e protetta ha valori nulli dell'indice di tortuosità e di disturbo U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

32 rispettivamente, mentre per una strada dal tracciato fortemente curvilineo che presenta un alto numero di perturbazioni esterne al deflusso veicolare (dovute per es. a numerose attività commerciali, alle manovre di sosta ecc.) i due indici assumono il valore unitario. Il valore dell'indice di tortuosità può essere ricavato dal rapporto tra lo sviluppo totale delle curve presenti sul ramo e la lunghezza complessiva del ramo. Nella fase di determinazione delle caratteristiche dei rami della rete i due indici sono codificati con valori interi da 0 a 3 all'aumentare della tortuosità e del disturbo, per facilitare la successiva implementazione sul calcolatore. Chiaramente a 0 corrisponderà il valore nullo degli indici, ad 1 corrisponderà 0.33 a 2 corrisponderà 0.66 ed infine a 3 il valore unitario. Per la individuazione dei quattro parametri A, C, a, b necessari per il calcolo del ritardo occorre innanzitutto calcolare il flusso di saturazione S per il quale si può porre in prima approssimazione: S= 525 L (veic./h) oppure S= L (veic./sec.) dove L (in metri) è la larghezza utile del ramo nella sezione finale cioè la larghezza libera per il traffico veicolare, esclusa quindi la fascia destinata a sosta legale o occupata abitualmente dalla sosta illegale. Occorre inoltre distinguere i seguenti sotto-casi: nodo finale semaforizzato (nodo di tipo S): I quattro parametri vengono ricavati dalle caratteristiche del semaforo V E, C l ed S; nodo finale non semaforizzato con ritardi per la presenza di punti di conflitto tra correnti (nodo di tipo R): In prima approssimazione si considera la presenza di un semaforo fittizio, assumendo C l =60 sec e V E =20 sec; nodo finale non semaforizzato senza conflitti tra le correnti o con priorità (nodo di tipo N): In prima approssimazione si considera la presenza di un semaforo fittizio, con C l =60 sec e V E =59 sec, per schematizzare che il tempo d attesa all intersezione è pressoché nullo (μ 1). U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

33 Rami con nodo finale fittizio o centroide esterno (cat. C) La velocità di corsa va calcolata come per i rami della categoria B. Il tempo di attesa per questi ultimi rami è nullo, pertanto si porrà A = 0, a = 0, b = 0, C =. Rami di manovra (cat. D) La velocità di corsa non viene calcolata; in fase di assegnazione viene posto il tempo di percorrenza pari ad 1 secondo. Il tempo di attesa per questi ultimi rami è nullo, pertanto si porrà A = 0, a = 0, b = 0, C = L influenza dei mezzi pesanti Nel calcolo del flusso di saturazione dei rami reali è stata fatta l'approssimazione che S dipenda solo dalla larghezza finale del ramo, trascurando tutti i fattori di correzione usualmente adottati. La presente esercitazione è volta allo studio di un sistema di trasporto privato pertanto vengono considerate, in tutte le valutazioni, solamente flussi di traffico relativi ad autovetture. Ciò detto risulta necessario tenere in qualche modo conto dell'influenza che i veicoli pesanti (autobus ed autocarri) hanno sul modello del sistema in relazione alle semplificazioni sopra richiamate. Disponendo quindi della capacità ideale di una strada, ( C id = μs ), espressa in veicoli e calcolata come precedentemente riportato, conoscendo la percentuale p MP di mezzi pesanti transitanti sulla strada in esame ed inoltre il coefficiente di equivalenza E (che supponiamo unico per tutte le categorie) tra autovetture e mezzi pesanti, la capacità C espressa in veicoli viene data come: C = C id 1 p MP 1 + p MP E Le matrici Origine-Destinazione che verranno assegnate alla rete stradale verranno, come si vedrà in seguito, ricavate anch'esse in termini di autovetture; dovrebbero quindi incrementare dette matrici secondo la percentuale p MP di mezzi pesanti gravanti su ogni relazione O/D. Per semplificare le operazioni, viene introdotta una ulteriore riduzione della capacità al fine di compensare quell'incremento di domanda, e quindi di flusso, di cui si sarebbe dovuto tenere conto per quanto appena detto. U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

34 Indicando quindi con f A il flusso di sole autovetture e con f T il flusso totale rapportabile a C, per quanto detto si ha: f A = ( 1 p ) MP f T f T f A = 1 p e, volendo mantenere costante il grado di saturazione f T /C: ft C = f A ( 1 p ) MP f = C C A f C f = MP ( 1 p ) C Il valore di p MP viene valutato mediante una indagine ad hoc che può essere effettuata a livello zonale, pervenendo a dei valori medi attribuibili a tutte quelle strade ricadenti nelle diverse zone. In casi particolari di direttrici di traffico particolarmente gravate dai mezzi pesanti, la percentuale di mezzi pesanti da inserire nel calcolo della capacità andrà valutata appositamente. Dei coefficienti indicativi che possono essere individuati per la percentuale di mezzi pesanti e per il coefficiente di equivalenza in funzione della localizzazione della zona sono riportati nella seguente tabella 3.1. MP Tabella Percentuali di mezzi pesanti Centro I Corona II Corona E p MP 5% 10% 15% Nell ambito di un sistema completo di modelli per la pianificazione dei trasporti risulta in generale importante effettuare delle misure di flussi sulle strade. Tali misure possono essere utilizzate, tra l altro, per la validazione dei risultati modellistici ottenuti in seguito alla assegnazione e/o per correggere i risultati dei modelli di domanda con tecniche che tengano conto dei flussi misurati. Eseguendo delle misure di flussi su strada potranno ovviamente essere verificate anche le capacità calcolate con le precedenti procedure, prestando attenzione a confrontare grandezze dimensionalmente omogenee. Nel caso in cui i flussi misurati risultassero maggiori delle capacità calcolate, la possibile fonte di errore può essere ricercata in: U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

35 errata valutazione della larghezza utile L; errata valutazione del verde efficace V E in presenza di semafori; errata valutazione della percentuale di verde µ utilizzata per gli incroci non semaforizzati; errata valutazione della percentuale di mezzi pesanti Funzioni di costo semplificate per l esercitazione Al fine di agevolare lo svolgimento dell esercitazione, in questo caso, verranno utilizzate delle funzioni di costo semplificate, note come funzioni di costo BPR, che consentono di calcolare il tempo di percorrenza del ramo i come: dove: t L ( ) f f = 1+ α i V 0 i Ci BPR i i i BPR t ( f ) è il tempo di percorrenza sull arco i a che si realizza in i corrispondenza di un flussi f; L i è la lunghezza del ramo i; V 0 i è la velocità di percorrenza a flusso nullo del ramo i; f i è il flusso veicolare sull arco i; C i è la capacità dell arco i (veicoli/ora); α, β parametri di calibrazione. i i β i Per ogni arco, le precedenti caratteristiche verranno calcolati in base a parametri dipendenti dalla classe funzionale di appartenenza dell arco (centro, prima, seconda corona) assegnati per ogni gruppo dal docente del corso e da caratteristiche fisiche ricavate dalle informazioni di georeferenziazione automatica del software. La stima dei parametri di calibrazione delle funzioni semplificate BPR sarà effettuata dagli assistenti del corso sulla base di criteri di verosimiglianza con le funzioni di costo disaggregate precedentemente descritte al paragrafo U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

36 La matrice delle caratteristiche dei rami I parametri relativi alle funzioni di costo semplificate possono essere rappresentati in forma compatta, in opportune strutture dati. A tale scopo si utilizza in genere la cosiddetta matrice delle caratteristiche dei rami. La matrice delle caratteristiche dei rami ha un numero di righe pari al numero di rami della rete e tante colonne quante ne servono per riportare tutti gli elementi necessari per il calcolo del tempo medio di percorrenza del ramo, una volta noto il flusso. Per quanto concerne l esercitazione, dunque, la matrice delle caratteristiche dei rami (tabella 3.2) conterrebbe, per ogni ramo della rete, i valori di: lunghezza [km]; velocità a flusso nullo [km/h]; capacità dell arco [veic/h]; parametro α ; parametro β. ID ramo Direzione Tabella 3.2 La matrice delle caratteristiche dei rami Lunghezza [km] Velocità a flusso nullo [km/h] Capacità [veic/h] α β 1 1 3, ,7 4, , ,7 4, , ,9 3, , ,8 3,6 U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

37 3.4. Elaborati da produrre Al termine di questa fase dell esercitazione occorre avere prodotto Tavola 3 - Grafo della rete stradale (esempio in figura 3.8) Figura 3.8 Elaborati da produrre: il grafo U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

38 4. LA STIMA DELLA DOMANDA DI TRASPORTO Nella presente esercitazione per stimare la domanda di mobilità si adotterà un sistema di modelli di domanda a quattro stadi con una notevole caratterizzazione in senso comportamentale. Dall applicazione di questo sistema modellistico si ricaverà la matrice O/D rappresentativa della domanda di mobilità sul modo auto nella nostra area di studio riferita alla fascia oraria della punta antimeridiana ( ). La domanda di trasporto (passeggeri) può essere definita come la caratterizzazione analitica, finalizzata alla rappresentazione modellistica, del fenomeno della mobilità (delle persone). L esigenza della mobilità può essere vista, nell ambito del più generale sistema complessivo delle attività urbane, come una esigenza derivata da esigenze primarie legate allo svolgimento delle attività economiche e sociali del territorio. In tale ottica è evidente come la domanda di trasporto sia fortemente influenzata, tra l altro, dalla dislocazione delle attività nell area di studio. La caratterizzazione analitica della mobilità avviene tipicamente associando alla domanda di trasporto caratteristiche quali: caratteristiche motivazionali (legate alle esigenze primitive che la mobilità è intesa a soddisfare, ad esempio spostamenti per il motivo Casa-Lavoro, Casa-Studio, Casa-Acquisti, ); caratteristiche temporali (il periodo di riferimento cui la mobilità viene riferita); caratteristiche spaziali (l origine e/o la destinazione degli spostamenti); caratteristiche di modalità degli spostamenti (il modo con cui gli spostamenti vengono effettuati, ad esempio in auto, coi mezzi di trasporto collettivo, a piedi, ); altre caratteristiche ritenute di volta in volta utili per l individuazione modellistica del fenomeno della mobilità. Un ulteriore importante distinzione può essere opportunamente effettuata rispetto agli approcci modellistici che di seguito verranno proposti relativamente alla caratterizzazione spaziale (origine e destinazione) degli spostamenti. È opportuno suddividere (per ogni dato motivo dello spostamento) l'insieme degli spostamenti interessanti l'area oggetto di studio in 4 sottoinsiemi costituiti da: spostamenti interni, ovvero con entrambi gli estremi interni all'area di studio, tipicamente effettuati nella fascia di punta antimeridiana da residenti nell area di studio; U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

39 spostamenti di scambio dall interno verso l esterno dell area di studio, ovvero col solo estremo iniziale interno all'area di studio, tipicamente effettuati nella fascia di punta antimeridiana da residenti all'interno dell'area di studio; spostamenti di scambio dall esterno verso l interno dell area di studio, ovvero con il solo estremo finale nell area di studio, tipicamente effettuati nell ora di punta antimeridiana da residenti all'esterno dell'area di studio; spostamenti di attraversamento, ovvero spostamenti con entrambi gli estremi esterni all'area di studio, tipicamente effettuati nell ora di punta antimeridiana da residenti all esterno dell area di studio. D O 1 1 n i n i+1 n i +n c A B ni n i+1 n +n i c C D Figura 4.1 Matrice O/D e sottomatrici componenti Se indichiamo con n i il numero di zone interne all'area e con n c il numero di centroidi al cordone, la matrice O/D può essere suddivisa in 4 sottomatrici (figura 4.1): la sottomatrice A, con righe e colonne da 1 a n i, relativa agli spostamenti interni; la sottomatrice B, con righe da 1 ad n i e colonne da n i +1 ad n i + n c, relativa agli spostamenti di scambio verso l esterno; la sottomatrice C, con righe da n i +1 ad n i +n c e colonne da 1 ad n i, relative agli spostamenti di scambio verso l interno; la sottomatrice D, con righe e colonne da n i +1 ad n i +n c relativa agli spostamenti di attraversamento. U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

40 Per qualsivoglia motivo dello spostamento (sistematico o non sistematico che sia) è approccio comune quello di simulare la struttura analitica degli spostamenti interni attraverso un sistema di modelli di domanda e di demandare a procedure di rilevazione e stima diretta la determinazione della domanda di scambio e di attraversamento. L'applicazione di un sistema di modelli all'area esterna a quella di studio, infatti, pone una serie di difficoltà relative al reperimento dei dati di base delle zone esterne, ed ai coefficienti da utilizzare nei sotto modelli Stima della matrice O/D degli spostamenti di scambio ed attraversamento La stima diretta delle sottomatrici di scambio e di attraversamento introdotte in precedenza può effettuarsi seguendo metodologie diverse, principalmente riconducibili a due tecniche: indagini al cordone, conteggi di flussi. Le interviste al cordone dell'area di studio, condotte su un campione di utenti, portano a stime migliori in quanto permettono di conoscere rispettivamente origine, destinazione, motivo, modo, attributi socioeconomici dell'utente, e quanto altro necessario per definire in maniera compiuta ogni spostamento. Tutti i vantaggi derivanti dall'uso di questo metodo si scontrano con il notevole onere organizzativo e finanziario ad esso relativo (tipicamente tali interviste vengono condotte con la collaborazione di agenti in divisa: vigili urbani, polizia stradale, ecc.). L'utilizzo dell approccio basato su conteggi di flusso, che può a sua volta essere condotto con tecniche diverse (tipicamente conteggi classificati semplici e conteggi con il metodo della targa), permette generalmente di conoscere il numero di utenti in entrata ed in uscita da ogni sezione al cordone per il modo considerato. A seconda del tipo di tecnica specifica utilizzata per il conteggio dei flussi è inoltre possibile ottenere (in particolare con il metodo della targa) anche una stima separata per il numero di utenti che effettuano spostamenti di attraversamento e per quelli che effettuano spostamenti di scambio. In ogni caso le tecniche relative al conteggio dei flussi permettono di pervenire a dei risultati validi e comparabili con quelli stimati da modello per la domanda interna, ma non permettono la classificazione degli spostamenti per motivo. Il conteggio dei flussi svolto con il metodo della targa fornisce buoni risultati quando l'area in esame è di modeste dimensioni, il traffico di attraversamento è U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

41 preponderante rispetto a quello di scambio ed il numero delle sezioni al cordone non è molto alto. L'indagine consiste nel registrare il numero di targa di un campione di veicoli in ingresso ed in uscita attraverso le sezioni al cordone (eventualmente con l'aiuto di registratori portatili): dal confronto tra i numeri di targa dei veicoli in ingresso in una sezione ed in uscita da tutte le altre è possibile stimare direttamente la struttura specifica della domanda di attraversamento. Inoltre è possibile per differenza stimare quanti veicoli si fermano nell'area (traffico di scambio con ingresso in ogni sezione). La domanda di scambio (in entrata in ogni sezione ed in uscita da ogni sezione) deve poi essere opportunamente ripartita rispettivamente rispetto alla destinazione od alla origine) tra i centroidi interni. A tale ultimo scopo si possono utilizzare tecniche simili a quelle che verranno più avanti descritte utilizzate, per i conteggi classificati semplici. In ogni caso è opportuno tenere conto nell applicazione del metodo della necessità di sfalsare il rilevamento nelle sezioni di uscita rispetto alle sezioni di uscita di un tempo pari a quello medio di attraversamento dell'area Una tecnica applicativa semplificata per la stima della domanda di scambio ed attraversamento Le sotto-matrici di scambio e di attraversamento per la presente esercitazione verranno fornite dal docente del Corso. La procedura di stima adottata verrà di seguito esposta per completezza di documentazione. È necessario precisare che la tecnica adottata conduce a stime con uno scarso grado di approssimazione e la sua validità deve essere limitata al contesto puramente didattico per il quale è stata adottata. In ogni caso si suppone fin dall inizio che la mobilità di scambio ed attraversamento, riferita all ora di punta antimeridiana, possa essere in via semplificata attribuita al solo motivo dello spostamento casa-lavoro. Inoltre si suppone di potere considerare trascurabile l interazione dell area di studio di Avellino con il sistema esterno relativamente al modo di trasporto collettivo (anche per la sporadicità e la trascurabilità del sistema di offerta di trasporto collettivo tra la città di Avellino e l ambiente esterno, testimoniata dal valore basso di flussi al cordone conteggiati per tale modalità di trasporto); è dunque possibile considerare in via semplificata tutti gli U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

42 spostamenti di scambio ed attraversamento come afferenti al solo modo di trasporto privato. La valutazione degli spostamenti di scambio viene condotta basandosi sui conteggi di flussi di traffico effettuati in corrispondenza delle sezioni al cordone. La procedura adottata si è articola nei seguenti passi fondamentali: rilevamento dei flussi: in corrispondenza delle sezioni al cordone, vengono rilevati, per la fascia oraria considerata, il numero di autovetture e mezzi pesanti attraversanti la sezione nei due versi, ossia in ingresso ed in uscita dall'area di studio; ripartizione dei flussi: in base a stime qualitative basate sulla conoscenza personale del funzionamento del sistema dei trasporti nell area di studio, i flussi di autovetture rilevati in ingresso alle diverse sezioni vengono suddivisi in due aliquote, una rappresentante la quota di scambio e l'altra quella di attraversamento; in maniera del tutto analoga si procede per i flussi rilevati in uscita; determinazione spostamenti di attraversamento (sottomatrice D): per ogni sezione al cordone, la parte di flusso entrante nell'area attraverso la sezione stessa rappresentante l'aliquota di attraversamento, viene ripartita in destinazione a tutte le restanti sezioni al cordone proporzionalmente al valore della quota di flusso di attraversamento in uscita da queste ultime; U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

43 determinazione degli spostamenti di scambio (sottomatrici B e C): considerato il periodo di riferimento (7,30-8,30), si può con buona approssimazione ritenere che si tratti di spostamenti casa-lavoro effettuati da residenti nell'area per le uscite e da residenti all'esterno per gli ingressi, pertanto si possono ripartire gli spostamenti in uscita da una certa sezione tra le zone servite da quella sezione in proporzione al numero di occupati e gli spostamenti in ingresso in proporzione al numero di addetti, pertanto se N s è il numero dei veicoli della quota di scambio usciti (entrati) in corrispondenza di una sezione, W i il numero di occupati (addetti) della zona i-esima servita dalla sezione e W t = Σ i W i è il totale degli occupati (addetti) nelle zone servite dalla sezione, il numero V i di veicoli con origine (destinazione) nella zona i-esima può essere ottenuto in prima approssimazione con V N W i i = s. W t 4.2. Stima della matrice O/D degli spostamenti interni La simulazione delle scelte di viaggio permette di determinare la domanda di trasporto secondo la caratterizzazione già precedentemente discussa. Le scelte di viaggio che si intende modellizzare sono: la scelta di effettuare gli spostamenti (per ognuno dei motivi considerati) nel periodo di riferimento considerato (ora di punta antimeridiana); la scelta della destinazione del viaggio; la scelta del modo di trasporto utilizzato; la scelta dell itinerario utilizzato per compiere lo spostamento. Come è noto tale sequenza di scelte è quella simulata dalla ben nota struttura modellistica dei modelli a quattro stadi, in cui ad ognuno dei precedenti livelli di scelta corrisponde un ben preciso sottomodello di domanda, e precisamente: un modello di generazione, per la valutazione degli spostamenti emessi da ogni zona di traffico per ognuno dei motivi considerati nel periodo di tempo considerato (modello descrittivo del tipo indici per categoria); U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

44 un modello di distribuzione, per la simulazione delle scelte relative alla destinazione degli spostamenti (modello comportamentale di tipo Logit multinomiale); un modello di scelta modale, per la simulazione delle scelte relative alle modalità di trasporto utilizzate per compiere gli spostamenti (modello comportamentale di tipo Logit multinomiale). Come è noto, le scelte di percorso vengono trattate nell ambito di apposite procedure inserite nei modelli di assegnazione Un sistema di modelli ad aliquote parziali I modelli di domanda che verranno utilizzati possono essere inquadrati nella famiglia dei modelli ad aliquote parziali del tipo a 4 stadi. In particolare, a parte il modello di scelta dell itinerario che verrà inglobato nel modello di assegnazione, i modelli utilizzati saranno: modello descrittivo del tipo indici per categoria; modello comportamentale di tipo Logit multinomiale; modello comportamentale di tipo Logit multinomiale. Modello di generazione Il modello utilizzato è del tipo "indice per categorie", e permette di stimare il numero medio di spostamenti emessi dalla zona i nella fascia oraria in esame ( ) per il motivo s considerato. La procedura generale da usare nell'ambito del motivo s è la seguente: Determinazione, per ogni zona di traffico interna all area di studio, del numero N(o) di decisori compatibili con il motivo s dello spostamento, ricavabile sulla base dei dati ISTAT dopo avere proceduto all aggregazione del dato per somma su tutte le particelle componenti ogni singola zona; calcolo del numero medio di spostamenti ET(o) con origine nella zona: ET(o) = N(o) m(s) p U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

45 dove m(s) è il numero medio degli spostamenti effettuati da un decisore per il motivo s nel periodo e p è la frazione di spostamenti della fascia considerata rispetto a tale periodo; determinazione del numero medio di spostamenti di scambio ES(o) dei residenti per il motivo in esame su mezzo privato emessi dalla zona durante l'intervallo considerato, ricavato con indagini al cordone e nel modo approssimato indicato nel paragrafo relativo alla domanda di scambio ed attraversamento; calcolo del numero medio di spostamenti interni EI(o) dei residenti con origine nella zona i-esima: EI(o) = ET(o) ES(o) In realtà, si considera plausibile potere ipotizzare, in questo caso particolare, che il numero di spostamenti scambio interno-esterno per il motivo s nella fascia oraria considerata sia trascurabile e quindi si può assumere ES(i)=0 per qualsivoglia zona di traffico. Modello di distribuzione Per ottenere le matrici degli spostamenti interni per ciascun motivo, occorre calcolare le frazioni degli spostamenti ( d os) motivo s, tramite il modello di distribuzione: p(d/os) = dove: p emessi dalla zona o, con destinazione d, per il k A y1 d y1 Ak A d : capacità attrattiva delle zone d (interne all area di studio) dipendente dal motivo dello spostamento (per il motivo Casa-Altri motivi si considerino gli addetti nel settore dei servizi alle famiglie); C od : è il costo medio del trasporto connesso allo spostamento tra una qualunque zona o ed una qualunque zona d, entrambe interne all area di studio. y 1 >0 e y 2 <0 sono i parametri del modello. C y2 od y2 ok C U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

46 Gli spostamenti emessi da ogni zona o e destinati in ogni altra zona d (entrambe interne all area di studio) possono dunque essere calcolati come: d od (s)=ei(o)*p(d/os) Tali quantità rappresentano la sottomatrice degli spostamenti interni su tutti i modi relativi al motivo dello spostamento s. Modello di scelta modale Le probabilità di scelta dei singoli modi di trasporto (Auto, Bus, Piedi) possono essere calcolate con un modello di utilità casuale di tipo Logit: p(m/od) = exp(v od piedi exp(v )+ exp(v od m od bus ) ) + exp(v od Auto Le utilità connesse all'utilizzo dei diversi modi possono essere calcolate come: ) V V od Auto od Bus bordo od Auto cos to od Auto = β T + β C + β Diff _ park + β bordo od Bus Attesa od Attesa park Ped od Ped _bus d costo Auto od Bus = β T + β T + β T + β C + β Bus V od Piedi = β ped T od Piedi dove : T od piedi = tempo di minimo costo su rete pedonale relativo alla coppia od, viene calcolato sul minimo percorso pedonale; T od Auto = tempo di minimo costo su rete stradale relativo alla coppia od, viene calcolato sul minimo percorso in condizioni di flusso nullo; T od bus = tempo a bordo sull ipercammino di minimo costo su rete collettiva relativo alla coppia od; T od Attesa = tempo di attesa alla fermata sull ipercammino di minimo costo su rete collettiva relativo alla coppia od; T od Ped_bus = tempo a piedi di accesso-egresso dalle fermate sull ipercammino di minimo costo su rete collettiva relativo alla coppia od; C od Auto = costo del trasporto privato sulla relazione od; C od bus = costo del trasporto pubblico sulla relazione od; U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

47 Diff_park d = variabile discreta che rappresenta una misura della difficoltà di parcheggiare l auto nella zona di destinazione d; βi = parametri del modello La matrice O/D da assegnare alla rete stradale. Applicati i modelli di emissione, distribuzione e scelta modale per tutti i motivi di spostamento è possibile sommare le matrici O/D ottenute per determinare la matrice O/D su autovettura. Tale matrice, ricavata per coppie O/D con estremi entrambi interni all area di studio, costituisce la sottomatrice interna degli spostamenti da assegnare alla rete stradale. La matrice complessiva viene ottenuta bordando la matrice interna con le sottomatrici relative agli spostamenti di scambio ed attraversamento. Allo scopo di accelerare le operazioni relative all esercitazione, la stima della domanda di trasporto è già stata effettuata e la matrice O/D in OmniTRANS (figura 4.2) verrà fornita dal docente del Corso. U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

48 Figura 4.2 Matrice O/D in OmniTRANS Sarà cura degli allievi produrre i risultati dell analisi della matrice O/D sulla base delle indicazioni che seguono. Oltre a una copia della matrice O/D che dovrà essere inserita nella relazione (per la quale si suggerisce di copiare/incollare la matrice O/D da OmniTRANS a MS EXCEL, e da qui produrre poi la tabella da inserire nella relazione), con OmniTRANS è possibile rappresentare i dati associati ai centroidi mediante mappe tematiche (figura 4.3). U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

49 Figura 4.3 Esempio di carta tematica in OmniTRANS In particolare, utilizzando gli strumenti di rappresentazione di OmniTRANS, dovranno essere prodotte: una carta tematica degli emessi da ogni zona ; una carta tematica degli attratti da ogni zona ; una rappresentazione in linee di desiderio degli attratti da tutte le zone verso una zona specifica assegnata come qui di seguito definito: dove: n_gruppo se n_gruppo 17 n_zona = n_gruppo-17 se 18 n_gruppo 34 n_gruppo-34 se n_gruppo 35 n_zona è il numero della zona specifica assegnata al gruppo; n_gruppo è il numero del gruppo di appartenenza. U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

50 Figura 4.4 Elaborati da produrre: spostamenti emessi Figura 4.5 Elaborati da produrre: spostamenti attratti U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

51 Figura 4.6 Elaborati da produrre: linee di desiderio per zona di attrazione 4.3. Elaborati da produrre Al termine di questa fase dell esercitazione occorre avere prodotto matrice O/D auto (formato Tabella) Tavola 4 Spostamenti emessi (esempio in figura 4.4) Tavola 5 Spostamenti attratti (esempio in figura 4.5) Tavola 6 Linee di desiderio per la zona di attrazione assegnata (esempio in figura 4.6) U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

52 5. L ASSEGNAZIONE DELLA DOMANDA ALLA RETE 5.1. Il modello di assegnazione Come modello di assegnazione si utilizza in questa esercitazione il ben noto modello SUE-Probit, implementato con un algoritmo risolutivo del tipo MSA-Probit, esso permette di associare la matrice O/D degli spostamenti, precedentemente descritta, al modello di rete definito dall'insieme dei nodi, rami e funzioni di costo. Le operazioni di assegnazione avverranno con l ausilio del software OmniTRANS. Gli allievi dovranno utilizzare un Job di assegnazione in OmniTRANS fornito dagli assistenti ufficiali del corso. I risultati del modello di assegnazione per ogni ramo orientato sono qui di seguito riportati: il flusso transitante (veic/h); il grado di saturazione (o criticità) inteso come rapporto del flusso sulla capacità offerta; il tempo di percorrenza in condizioni di equilibrio (sec); la velocità commerciale all'equilibrio (Km/h); Questi risultati dovranno essere riportati utilizzando gli strumenti di report di OmniTRANS. Gli allievi, inoltre, dovranno rappresentare i risultati dell assegnazione, mediante gli strumenti di rappresentazione di OmniTRANS, con un flussogramma che utilizza una opportuna scala di spessori, per rappresentare l entità dei flussi, ed una opportuna gamma di colori, per rappresentare il grado di saturazione (figura 5.1). U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

53 Figura 5.1 Esempio di Flussogramma in OmniTRANS 5.2. Calcolo degli indicatori sintetici di prestazione Sulla base dei risultati ottenuti dall assegnazione è possibile stimare in maniera sintetica lo stato del sistema, mediante opportuni indicatori di prestazione. Gli indicatori adottati in questa esercitazione sono i seguenti: Tempo totale su rete viaria (veic-h) Calcolato come: veic h = at a fa dove: t a è il tempo di percorrenza del ramo a; f a è il flusso sul ramo a; la sommatoria è estesa a tutti gli archi stradali. U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

54 Percorrenza totale su rete viaria (veic-km) Calcolato come: veic km = al a fa dove: l a è la lunghezza del ramo a; f a è il flusso sul ramo a; la sommatoria è estesa a tutti gli archi stradali. Velocità media su rete viaria Calcolato come: dove: V media = a f a a v v a è la velocità all equilibrio sul ramo a; f a è il flusso all equilibrio sul ramo a; la sommatoria è estesa a tutti gli archi stradali. f a a Grado medio di saturazione della rete viaria Calcolato come: G medio = a f C a a a f a f a dove: C a è la capacità del ramo a; f a è il flusso all equilibrio sul ramo a; la sommatoria è estesa a tutti gli archi stradali. U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

55 Emissioni inquinanti su rete viaria Calcolate come: 742 es = 4 la g a + v a [ ] dove: v a è la velocità all equilibrio sul ramo a. l a è la lunghezza del ramo a; la sommatoria è estesa a tutti gli archi stradali. Tutti gli indicatori appena descritti dovranno essere calcolati sia per la rete complessiva che per il centro, la prima corona e la seconda corona. Gli allievi possono calcolare gli indicatori attraverso gli strumenti di Report di OmniTRANS o mediante EXCEL trasferendovi i risultati dell assegnazione. U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

56 5.3. Elaborati da produrre Al termine di questa fase dell esercitazione occorre avere prodotto Tavola 7 Flussogramma della rete stradale (esempio in figura 5.1) Risultati dell assegnazione (formato tabella) Indicatori di prestazione (formato tabella) Figura 5.1 Elaborati da produrre: flussogramma U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

57 6. LO SCENARIO DI PROGETTO 6.1. Introduzione In questo capitolo sono contenute le indicazioni su come implementare e valutare gli effetti dell applicazione di politiche di mobilità per la riqualificazione del centro storico dell area di studio attraverso la realizzazione di una zona pedonale nel centro di Avellino. Lo scenario di progetto verrà costruito a partire da quello attuale implementando il divieto totale di accesso ai veicoli a motore nell area del centro, che nel modello di simulazione coincide con l area rappresentata dalle zone 6, 7 e 11 (vedi Figura 6.1). Figura 6.1 Scenario di progetto: Localizzazione dell area pedonale U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

58 Al fine di espletare le operazioni e le analisi richieste per la realizzazione e l analisi dello scenario di progetto si consiglia di procedere alla creazione di un nuovo file di progetto in Omnitrans, copiando con un altro nome quello sviluppato per lo scenario attuale La rete di progetto Il primo passo da compiere consiste nella creazione del modello di offerta di progetto che dovrà tener conto della nuova caratterizzazione delle zone 6, 7 e 11 che costituiscono l area pedonale e che quindi saranno percorribili solo a piedi. A tal proposito, a partire dal grafo di rete definito per lo scenario attuale, si renderà necessaria l eliminazione degli archi stradali (archi interni e/o di attraversamento) che interessano le zone oggetto dell intervento di progetto, nonché la creazione di opportuni archi fittizi tra i centroidi ed i nodi stradali al confine dell area pedonale che rappresentano gli spostamenti pedonali in origine e/o destinazione per le zone di traffico appartenenti all area pedonale (zone 6, 7 e 11). A titolo di esempio, in Figura 6.2 viene riportato lo schema della rete stradale di progetto, dove risulta evidente l assenza di infrastrutture dedicate al traffico automobilistico all interno dell area pedonale. U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

59 Figura Scenario di progetto: esempio di schema di rete Successivamente, passati dallo schema di rete al grafo di rete così come descritto per lo scenario attuale (vedi cap. 3), occorre procedere alla definizione degli archi pedonali che devono rappresentare gli spostamenti a piedi all interno dell area pedonale di progetto. Gli archi pedonali, in considerazione del fatto che rappresentano degli spostamenti a piedi, non dovranno avere lunghezze superiori ai 500 metri e dovranno garantire un ottimale accessibilità alle zone non più raggiungibili con i veicoli a motore. Si ricorda che gli archi di tipo pedonale indicano una rappresentazione fittizia della maglia di rete pedonale non esplicitamente rappresentata come elementi del grafo; per questo motivo non è necessario seguire il tracciato della strada reale, ma occorre definire questi archi in modo del tutto simile a quello dei connettori (vedi par. 3.2). U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

60 A titolo di esempio, in Figura 6.3 si riporta una possibile configurazione degli archi pedonali. Figura 6.3 Scenario di Progetto: esempio grafo di rete 6.3. Elaborati da produrre Al termine di questa fase dell esercitazione occorre aver prodotto i seguenti elaborati: Tavola 8 La rete di base di progetto (esempio in Figura 6.2) Tavola 9 Grafo della rete di progetto (esempio in Figura 6.3) U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

61 6.4. La domanda di trasporto di progetto Per quanto riguarda la domanda di trasporto di progetto, in relazione al periodo di simulazione (7:30-8:30) ed alla politica di intervento adottata (area pedonale in una limitata zona del centro città) è possibile assumere che, ad eccezione degli spostamenti tra le zone di traffico dell area pedonale, la domanda totale su autovetture rimanga costante. Sotto questa ipotesi, la matrice O/D di progetto verrà definita a partire da quella attuale azzerando gli spostamenti tra le zone O/D appartenenti all area pedonale (zone 6, 7 e 11) Elaborati da produrre Al termine di questa fase dell esercitazione occorre aver prodotto: matrice O/D auto di progetto (formato Tabella) U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

62 6.6. L assegnazione della domanda alla rete di progetto Anche in questa fase dell esercitazione come modello di assegnazione verrà utilizzato il modello SUE-Probit, implementato con un algoritmo risolutivo del tipo MSA-Probit, esso permette di associare la matrice O/D di progetto, precedentemente descritta (cfr. par. 6.4), al modello di rete di progetto definito dall'insieme dei nodi, rami e funzioni di costo. Le operazioni di assegnazione avverranno con l ausilio del software OmniTRANS. Gli allievi dovranno utilizzare lo stesso modello di assegnazione in OmniTRANS usato per la simulazione dello scenario attuale. I risultati dell assegnazione alla rete di progetto per ogni ramo orientato sono qui di seguito riportati: il flusso transitante (veic/h); il grado di saturazione (o criticità) inteso come rapporto del flusso sulla capacità offerta; il tempo di percorrenza in condizioni di equilibrio (sec); la velocità commerciale all'equilibrio (Km/h); Come per lo scenario attuale, anche in questo caso i risultati dovranno essere riportati utilizzando gli strumenti di report di OmniTRANS. Gli allievi, inoltre, dovranno rappresentare i risultati dell assegnazione mediante gli strumenti di rappresentazione di OmniTRANS, con un flussogramma che utilizza una opportuna scala di spessori, per rappresentare l entità dei flussi, ed una opportuna gamma di colori, per rappresentare il grado di saturazione (Figura 6.4). U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

63 Figura Scenario di progetto: esempio di flussogramma 6.7. Calcolo e confronto degli indicatori sintetici di prestazione Secondo le stesse modalità descritte nel paragrafo 5.2 sarà necessario stimare in maniera sintetica lo stato del sistema nella configurazione di progetto mediante opportuni indicatori di prestazione, che sono alla base del confronto con lo scenario attuale per valutare gli effetti dello scenario di progetto: Tempo totale su rete viaria (veic-h) Calcolato come: veic h = at a fa dove: t a è il tempo di percorrenza del ramo a; f a è il flusso sul ramo a. U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

64 la sommatoria è estesa a tutti gli archi stradali. Tempo totale su rete pedonale (ped-h) Calcolato come: veic h = at a fa dove: t a è il tempo di percorrenza del ramo a; f a è il flusso sul ramo a. la sommatoria è estesa ai soli archi pedonali. Percorrenza totale su rete viaria (veic-km) Calcolato come: veic km = al a fa dove: l a è la lunghezza del ramo a; f a è il flusso sul ramo a. la sommatoria è estesa a tutti gli archi stradali. Percorrenza totale su rete pedonale (ped-km) Calcolato come: veic km = al a fa dove: l a è la lunghezza del ramo a; f a è il flusso sul ramo a. la sommatoria è estesa ai soli archi pedonali. Velocità media su rete viaria Calcolato come: dove: media = a a a v v a è la velocità all equilibrio sul ramo a; V f f a a U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

65 f a è il flusso all equilibrio sul ramo a. la sommatoria è estesa a tutti gli archi stradali. Grado medio di saturazione della rete viaria Calcolato come: G medio = a f C a a a f a f a dove: C a è la capacità del ramo a; f a è il flusso all equilibrio sul ramo a. la sommatoria è estesa a tutti gli archi stradali. Emissioni inquinanti su rete viaria Calcolate come: 742 es = 4 la g a + v a [ ] dove: v a è la velocità all equilibrio sul ramo a. l a è la lunghezza del ramo a. la sommatoria è estesa a tutti gli archi stradali. Questo indicatore va calcolato in maniera aggregata per il centro, la prima corona e la seconda corona. Tutti gli indicatori calcolati, come mostrato a titolo di esempio in Figura 6.5, andranno adeguatamente confrontati con gli stessi indicatori calcolati per lo scenario attuale sia per la rete nel suo complesso che per il centro, la prima corona e la seconda corona. U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a

66 Figura 6.5 Esempio di confronto tra indicatori di prestazione 6.8. Elaborati da produrre Al termine di questa fase dell esercitazione occorre aver prodotto i seguenti elaborati: Tavola 10 Flussogramma della rete di progetto (esempio in Figura 6.4); Risultati dell assegnazione (formato tabella); Confronto degli indicatori di prestazione (formato tabella); U. Crisalli Guida al Progetto di Traffico a.a