LA RETE NAZIONALE TRASPORTI E AMBIENTE Modello multimodale del sistema di trasporti italiano Settembre 2011 versione 2.5 POLINOMIA

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1 LA RETE NAZIONALE TRASPORTI E AMBIENTE Modello multimodale del sistema di trasporti italiano Settembre 2011 versione 2.5 π POLINOMIA Polinomia srl Via Carlo Poerio MILANO Tel Fax

2 LA RETE NAZIONALE TRASPORTI E AMBIENTE: modello multimodale del sistema di trasporti italiano La rete nazionale trasporti e ambiente è un modello multimodale del sistema di trasporto italiano, implementato gradualmente sulla base delle informazioni pubbliche via via raccolte e sistematizzate da Polinomia nel corso delle sue attività di consulenza. Lo sviluppo del modello è avvenuto con il contributo del WWF Italia. Allo stato attuale, il modello è in grado di simulare, con buon grado di dettaglio, i flussi di autovetture gravanti sulla rete autostradale e stradale extraurbana del Nord Italia, oltre ai flussi di passeggeri trasportati dai principali servizi di trasporto interurbano (ferrovia, aereo ed in misura parziale autolinee), in un giorno feriale tipico del periodo , con aggiornamento al Il modello si presta ad una continua implementazione, in rapporto alle esigenze operative di Polinomia. Al momento, sono in corso attività di affinamento ed estensione del modello in numerosi ambiti territoriali del Piemonte, della Lombardia, dell Emilia-Romagna e della Toscana. La metodologia adottata consente di produrre stime delle variazioni dei flussi di traffico, prevedibili a fronte di mutamenti dell offerta, ed anche di trasformazioni territoriali in grado di influenzare la domanda di mobilità. Il modello si compone di quattro moduli fondamentali, finalizzati rispettivamente a rappresentare l offerta di trasporto (infrastrutture e servizi), a stimare la domanda di mobilità ed i flussi di traffico, ed a calcolare l impatto ambientale ad essi correlato. informazioni sui servizi di trasporto (orari al pubblico) basi cartografiche statistiche territoriali S modulo di offerta MATRICI O/D Dmodulo di domanda G RAFO MULTIMODALE F modulo di assegnazione MATRICI DEI COSTI Amodulo ambientale FLUSSI DI TRAFFICO VELOCITA CONSUMI ENERGETICI EMISSIONI Struttura generale del modello Polinomia srl, via Carlo Poerio 41, MILANO - 2 -

3 Modulo di offerta L offerta di trasporto del Nord Italia è rappresentata mediante due insiemi di grafi, relativi rispettivamente: alle reti stradali (autostrade e strade ordinarie, gerarchizzate in più livelli), ferroviaria e di navigazione (traghetti) (GRAFO INFRASTRUTTURALE MULTI- MODALE) ai servizi di trasporto passeggeri effettuati mediante autolinea e/o linee tramviarie, metropolitane, ferroviarie ed aeree (GRAFO DEI SERVIZI) L imputazione e la manutenzione del grafo avviene in ambiente georeferenziato (Mapinfo od ArcMap ) con successiva trasposizione in formato data-base. La descrizione dell offerta include tutti i modi di trasporto: navigazione marittima ed interna, ferrovia, strada, navigazione aerea. Le caratteristiche geometrico-funzionali degli archi, desunte da fonti cartografiche, da immagini satellitari e/o da rilievi diretti possono essere trattate e differenti livelli di dettaglio. Un particolare del grafo stradale e ferroviario. Il modello è in grado di simulare le variazioni dei flussi di traffico a livello non soltanto di grande viabilità, ma anche per connessioni di livello provinciale. Nel caso del grafo stradale, il modello utilizza curve di deflusso appositamente sviluppate, al fine di rappresentare il disturbo locale arrecato alla circolazione, per diversi livelli di urbanizzazione. La descrizione del trasporto pubblico include i voli aerei e tutte le linee di servizio su ferro, incluse le metropolitane urbane, nonché una rappresentazione semplificata dei servizi di autolinea extraurbani. Il modulo di offerta è corredato di procedure per la gestione di scenari progettuali complessi, che consentono di combinare fra loro numerosi interventi. Le curve di deflusso associate alla rete stradale tengono conto dei diversi livelli di urbanizzazione dei singoli archi. Polinomia srl, via Carlo Poerio 41, MILANO - 3 -

4 Esempio di grafo multimodale dettagliato a livello comunale. Modulo di domanda Il modulo di domanda è finalizzato a stimare le matrici origine/destinazione (O/D) degli spostamenti riguardanti l area di studio. Tale matrice è basata su una matrice dettagliata a scala sub-provinciale (800x800 zone), in modo da garantire una buona rappresentatività del modello anche nelle simulazioni alla mesoscala (contesti regionali o provinciali). Le modalità di trattamento dei dati si prestano a successivi affinamenti per zone ristrette. Per quanto concerne la domanda di mobilità passeggeri, il modulo consente di effettuare le seguenti stime: numero di spostamenti generati per zona e motivo, sulla base dei dati sociodemografici disponibili; spostamenti di passeggeri per singola relazione (matrice O/D totale) sulla base di opportuni descrittori della capacità attrattiva delle singole zone di destinazione; ripartizione modale dei flussi (matrici O/D per singolo modo di trasporto). Le procedure adottate consentono di stimare anche la distribuzione degli spostamenti secondari (cioè non generati dalla zona di residenza né diretti verso di essa). Domanda (passeggeri-km/giorno) La calibrazione del modulo è avvenuta sulla base di un ampio quadro di informazioni pubblicate o comunque disponibili, che includono l indagine periodica sulla mobilità degli italiani dell ISFORT, le indagini O/D svolte dalla Regione Lombardia e dalle amministrazioni comunali di Torino, Genova, Domanda di mobilità per classe di distanza Distanza (km) pubblica privata Il modulo di domanda passeggeri è in grado di ricostruire anche gli spostamenti di medio-breve raggio, simulando l 85-90% della domanda di mobilità complessiva.. Polinomia srl, via Carlo Poerio 41, MILANO - 4 -

5 Venezia, oltre ad una serie di altre informazioni, relative a città di più piccola dimensione, derivanti da analisi e studi svolti da Polinomia. Per quanto attiene invece la mobilità delle merci, il modulo è strutturato come affinamento delle matrici O/D regionali rilevate per l autotrasporto (ISTAT), il trasporto ferroviario (FS-Trenitalia), la navigazione marittima (Ministero delle Infrastrutture) e la navigazione aerea (ENAC). I risultati, qualora integrati da indagini locali, consentono di ricostruire gli spostamenti di autocarri anche a livello sub-provinciale. La stima della domanda può essere sviluppata anche con riferimento a contesti multimodali complessi, come nel caso dell analisi dei bacini funzionali degli scali aeroportuali, condotta tenendo conto dell offerta di trasporto lato aria (voli per destinazione e categoria) e lato terra (trasporto individuale o collettivo). Il modulo di stima della domanda di mobilità merci si basa su parametri di generazione/attrazione distinti per categoria merceologica. Polinomia srl, via Carlo Poerio 41, MILANO - 5 -

6 Modulo di assegnazione dei flussi Questo modulo consente di assegnare le singole matrici O/D alle reti infrastrutturali esistenti, in modo da fornire una stima dei flussi di traffico gravanti sui singoli archi del grafo. L assegnazione dei flussi avviene separatamente per il trasporto individuale motorizzato (auto+moto), per la mobilità non motorizzata e per il sistema di trasporto pubblico. Per quanto concerne il trasporto individuale motorizzato, l assegnazione avviene sulla base dei consueti algoritmi ricorsivi. Al fine di apprezzare il diverso comportamento degli utenti a fronte dei pedaggi autostradali, la domanda passeggeri è segmentata in due componenti, riferite alla domanda di medio-lunga percorrenza (affari e turismo) ed a quella di medio-breve raggio (lavoro, studio ed altri motivi occasionali). La mobilità non motorizzata è gestita da un modulo specifico, che consente di effettuare assegnazioni del traffico pedonale e ciclistico a scala comunale e subcomunale, tenendo conto non solo delle distanze, ma anche dei livelli di protezione rispetto al traffico motorizzato. Flussi simulati y = 1,1766x R 2 = 0, Flussi rilevati Il modello consente di ricostruire, con sufficiente attendibilità, i flussi di traffico rilevati sulla rete autostradale, su quella ordinaria (conteggi ANAS e Province) ed agli ingressi nelle principali aree urbane. La calibrazione di massima, effettuata a livello generale, si presta comunque ad affinamenti locali: Polinomia srl, via Carlo Poerio 41, MILANO - 6 -

7 Assegnazione del traffico ciclistico nella città di Brescia L assegnazione dei flussi di passeggeri al servizio di trasporto pubblico è effettuata invece a costi generalizzati costanti, e tiene conto degli interscambi tra sistemi di trasporto differenti (ad esempio treno+metropolitana). Il modello si presta anche a supportare applicazioni nel campo del trasporto ferroviario. Le figure illustrano i flussi di passeggeri simulati in alcune aree del Piemonte orientale, così come gli effetti stimati dell introduzione di nuovi servizi fra Torino, Novara, Milano ed Alessandria, nonché quelli stimati con riferimento ai serviz ferroviari e bus di accesso agli aeroporti milanesi. Uno specifico modulo, dedicato alle catene di mobilità miste (parl+ride) è attualmente in fase di sviluppo. Polinomia srl, via Carlo Poerio 41, MILANO - 7 -

8 Il modello può essere utilizzato per valutare l attrattività di nuove direttrici di trasporto, a scala sia regionale che sub-regionale, evi-denziando gli effetti indotti sul resto della rete. Questo genere di analisi può essere effettuata anche in relazio-ne ad ogni altra modifica dei parametri di offerta (tariffe, servizi, ecc ) o della domanda di mobilità. Le simulazioni di traffico relative alla situazione attuale evidenziano la forte incidenza del traffico di breve e medio raggio, facente capo alle principali aree metropolitane (come Torino e Milano, visibili in figura) ed anche agli ambiti regionali di più intensa urbanizzazione (come la fascia Alla stima delle variazioni di traffico è possibile associare La valutazione dei costi/benefici arrecati agli utenti del sistema 2,5 Volume di traffico pro-capite (veq-km/g/ab.) 2,0 1,5 1,0 0,5 LC area urb MN area urb LC polo BS area urb CO area urb MN polo BS polo CO polo Il modello è in grado di simulare i carichi veicolari sulla rete autostradale e stradale primaria del Nord Italia, valutando l effetto della realizzazione di nuove connessioni alla mesoscala (le immagini si riferiscono all autostrada Broni-Mortara-A26). 0,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 densità di traffico (000 veq-km/g/ab) Per mezzo del modello è possibile costruire indicatori innovativi, come ad esempio quelli relativi alla densità ed intensità del traffico ciclistico Polinomia srl, via Carlo Poerio 41, MILANO - 8 -

9 Le simulazioni possono essere spinte sino ad un livello di dettaglio comunale e, nel caso delle grandi città, subcomunale. Il modello consente inoltre di simulare il funzionamento del sistema di trasporto pubblico alle diverse scale, con linee di servizio descritte sia a frequenza che ad orario (ambiente EMME 3 ). Esso è in grado anche di valutare le modifiche ai costi ed ai tempi di trasporto indotte dai nuovi interventi, e conseguentemente si presta ad analisi degli effetti sull accessibilità territoriale a scala vasta. Il modello è in grado di determinare i costi generalizzati di accesso a tutte le zone del Nord Italia: l esempio riportato riguarda l area urbana di Bergamo. Si osservi l incremento dei valori corrispondenti alla città di Brescia, dovuto ai perditempo per l uscita dalla città. Attraverso il modello, è possibile stimare l impatto locale di nuovi assi stradali o ferroviari, in termini di variazione di access-bilità. Nel caso della Broni-Mortara, questo effetto è sostanzial-mente circoscritto alla Lomellina ed a poche altre zone collocate lungo la diagonale Santhià-Piacenza. Polinomia srl, via Carlo Poerio 41, MILANO - 9 -

10 Modulo di stima dell impatto ambientale Il quarto ed ultimo modulo consente di stimare, sulla base dei flussi di traffico assegnati alle singole reti, e di indicazioni ulteriori relative alle condizioni di marcia (tempi di per-correnza/velocità medie per arco), di stimare i seguenti parametri: - consumi energetici (ripartiti per singolo carburante) - emissioni di inquinanti atmosferici (CO 2, CO, NOx, COV, PM) La stima viene condotta sulla base dei coefficienti unitari di consumo/emissione COPERT/CORINAIR, opportunamente adattati al parco veicolare circolante delle singole zone di traffico (dati ACI). Euro 1 7,7% COMO Euro 2 20,8% Euro 3 26,1% Uno specifico modulo di calcolo consente di tener conto dell evoluzione attesa del parco circolante, in funzione dell evoluzione normativa e del tasso di immatricolazioni/ radiazioni attese in ciascuna zona Euro 0 30,3% Euro 5 3,0% Euro 4 11,9% Su questa base, è possibile costruire indicatori di emissione dettagliati a livello di singolo arco stradale, ovvero aggregati per zone di traffico Euro V Euro IV Euro III Euro II Euro I ECE ECE ECE ECE ECE ECE pre ECE I coefficienti di emissione attribuiti agli autoveicoli tengono conto anche dell evoluzione tecnologica legata al progressivo ricambio del parco circolante +20% IMPATTO AMBIENTALE - TOTALE AREE URBANE +15% +10% +5% +0% -5% -10% Cons.energetici Emiss.CO2 Emiss.CO Emiss.COV Emiss.NOx Emiss.PM -15% -20% COMO LECCO BRESCIA MANTOVA Variazioni dei consumi energetici e delle emissioni inquinanti per categoria di strada in funzione dello scenario considerato Polinomia srl, via Carlo Poerio 41, MILANO

11 Il modello è in grado di fornire stime accurate e dettagliate delle emissioni di inquinanti atmosferici da sorgenti mobili a scala subprovinciale. La figura, tratta da uno studio sul traffico turistico alpino, condotto per conto del WWF Italia, illustra la correlazione esistente tra le presenze turistiche, i flussi veicolari e le emissioni di inquinanti atmosferici in Valle d Aosta. Il modulo relativo alla stima del rumore generato dai flussi veicolari sui singoli archi è in in corso di implementazione. Polinomia srl, via Carlo Poerio 41, MILANO

12 APPLICAZIONI La Rete Nazionale Trasporti ed Ambiente è, per sua stessa natura, in continua evoluzione. Essa infatti è strutturata in modo da consolidare le successive esperienze sviluppate da Polinomia, e da consentire una continua implementazione in rapporto: alle trasformazioni del sistema di trasporto; all evoluzione della domanda di mobilità; all aggiornamento dei dati di calibrazione; all evoluzione degli strumenti informatici di supporto. Il modello è strutturato in forma aperta, tale da consentire l implementazione con la maggior parte degli strumenti di assegnazione dei flussi attualmente disponibili. Le applicazioni sinora sviluppate si sono basate su piattaforme Netraf, QRS II, EMME-3, VISUM.. Il modello è stato comunque utilizzato per una serie di applicazioni scientifiche e professionali, che includono fra l altro: la stima dei volumi di traffico attratti dai corridoi autostradali Cremona-Mantova e Tirreno-Brennero (Province di Mantova e Cremona); la stima dei volumi di traffico attratti dall autostrada Broni-Mortara (WWF Italia); la valutazione ambientale strategica degli scenari di sviluppo del sistema di trasporto del Parco Lombardo della Valle del Ticino (Ente Parco Ticino); la stima degli effetti dell introduzione di una tassa sul traffico pesante, commisurata alle prestazioni, sull insieme dei valichi stradali alpini (WWF Italia); la stima della domanda potenziale per i servizi ferroviari inter-city sulla direttrice Milano-Venezia (Ferrovie Nord Milano Engineering) la stima dell impatto potenziale delle assicurazioni pay-as-you-drive sulle emissioni serra da traffico del Nord Italia (WWF Italia / Allianz assicurazioni); lo studio di traffico dell area meratese (LC) in relazione ai collegamenti con il Sistema Viabilistico Pedemontano (Deutsche Bank/Banca Popolare di Lecco) lo sviluppo del modello di traffico stradale della Provincia di Lodi lo studio di traffico per la variante alla SS9 ( Emilia bis ) nelle Province di Modena, Reggio Emilia e Parma lo studio di domanda per i servizi ferroviari nel Piemonte Orientale (Ferrovie federali svizzere) lo studio della variante alla SS340 Regina nell area tremezzina (Provincia di Como) lo studio di domanda per il nuovo collegamento ferroviario Bergamo-Orio al Serio (Net engineering Monselice); lo studio identificare, progettare e sperimentare progetti e politiche per la mobilità urbana sostenibile, condotto sulle aree urbane di Como, Lecco, Brescia e Mantova (Fondazione CARIPLO Milano); le stime di domanda relative alla nuova rete tranviaria di Lugano (in connessione con il modello di traffico cantonale del Ticino per conto del Consorzio Luna e dell ing.andrea Debernardi); le attività di supporto alla calibrazione del modello strategico della Provincia di Torino (Provincia di Torino). Esso forma inoltre la cornice di riferimento abituale per la redazione dei numerosi Piani Urbani del Traffico sviluppati da Polinomia. Polinomia srl, via Carlo Poerio 41, MILANO