CLASSIFICAZIONE E TIPOLOGIA DEI SISTEMI DI TRASPORTO COLLETTIVO URBANO PARTE A

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1 Facoltà di Ingegneria - Università di Pisa Anno Accademico: 2012/13 CORSO DI TECNICA ED ECONOMIA DEI TRASPORTI Docente: Marino Lupi CLASSIFICAZIONE E TIPOLOGIA DEI SISTEMI DI TRASPORTO COLLETTIVO URBANO PARTE A 1

2 Classificazione dei sistemi di trasporto collettivo in base a differenti punti di vista Supporto:contatto verticale fra veicolo e superficie a cui è trasferito il peso del veicolo. Veicoli convenzionali : - Ruota in gomma su pavimentazione stradale. - Ruota in acciaio su rotaia in acciaio. Guida: si riferisce al modo in cui è determinata la traiettoria del veicolo ed è assicurata la stabilità laterale del veicolo (in particolare in curva). - Libera: la traiettoria è scelta dal guidatore, la stabilità laterale è assicurata dall aderenza trasversale. - Vincolata: la traiettoria e la stabilità laterale sono assicurate dalla interazione bordino della ruota rotaia. M. Lupi: "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Univ. Pisa - A.A. 2012/13 2

3 Propulsione: tipo di motore utilizzato per la propulsione e metodo per determinare lo sforzo esterno di trazione e di frenatura. - motore a combustione interna, ciclo diesel. - motore elettrico. Veicoli per il trasporto collettivo, di tipo convenzionale, gli sforzi esterni di trazione e di frenatura sono assicurati dall aderenza. M. Lupi: "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Univ. Pisa - A.A. 2012/13 3

4 Controllo: modo di regolare il moto dei veicoli in un sistema di trasporto; in particolare il distanziamento fra due veicoli successivi lungo una linea di trasporto. - marcia a vista: il distanziamento fra veicoli successivi è determinato dal conducente; - marcia strumentale: il distanziamento fra due veicoli successivi è assicurato da un sistema di segnali (secondo vari metodi e gradi di automazione). M. Lupi: "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Univ. Pisa - A.A. 2012/13 4

5 Sede: grado di interferenza delle correnti di traffico di veicoli individuali stradali ( e di traffico pedonale) rispetto alla circolazione dei mezzi di trasporto collettivo. Si distinguono varie tipologie di sedi. - promiscua: i veicoli da trasporto collettivo viaggiano insieme agli autoveicoli del trasporto individuale condividendo la carreggiata stradale; - riservata: i veicoli da trasporto collettivo hanno una sede riservata a loro dedicata: Vari gradi di protezione, per esempio: semplice striscia mediante barriere massicciata di tipo ferroviario - esclusiva: non esiste alcuna interferenza con i flussi di veicoli individuali stradali (e di pedoni): i veicoli viaggiano su una sede completamente esclusiva (in pratica: galleria o viadotto). M. Lupi: "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Univ. Pisa - A.A. 2012/13 5

6 AUTOBUS Supporto: pneumatico in gomma su pavimentazione stradale. Guida: libera. Propulsione: motore a combustione interna; a gasolio nella versione più comune, ma ora anche : metano, biodiesel. Veicoli innovativi: elettrici, ibridi. Controllo: marcia a vista Sede : promiscua o riservata Capacità di una linea: capacità inferiore a 2000 pass/h (12 m, cadenza 3 minuti: 20x90=1800 pass/h); però autosnodato 20x130=2600 pass/h. M. Lupi: "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Univ. Pisa - A.A. 2012/13 6

7 M. Lupi: "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Univ. Pisa - A.A. 2012/13 Fonte: Gattuso, in Cantarella (a cura di), Introduzione alla Tecnica dei Trasporti e del Traffico,UTET, Autobus lungo (12m) 7

8 Fonte: BredaMenaribus S.p.A. Breda Costruzioni Ferroviarie S.p.A. Finmeccanica. Autobus a metano (12m) M. Lupi: "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Univ. Pisa - A.A. 2012/13 8

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

10 Autobus: pregi e difetti Principali pregi: - Alta flessibilità del sistema; basso costo dei veicoli (soprattutto nella versione tradizionale a gasolio) - Costo di impianto ( della linea) molto basso. - Non sottrae molta capacità al trasporto individuale stradale (se in sede promiscua). Principali difetti: - Impatto ambientale: inquinamento atmosferico (soprattutto versione a gasolio, ma quelli moderni sono euro 5 ) ed acustico. - Non è affidabile perché spesso in sede promiscua o riservata non protetta (però.): problema dell accoppiamento, alti tempi di attesa. M. Lupi: "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Univ. Pisa - A.A. 2012/13 10

11 Per quanto riguarda il problema dell inquinamento sono stati sviluppati: Autobus a biodiesel (combustibili derivanti, per esempio da: mais, canna da zucchero). Autobus elettrici (di dimensioni, e autonomia, ridotte) Autobus ibridi serie: Vi è un motore a combustione interna che serve a generare energia elettrica che è incamerata in accumulatori che azionano un motore elettrico il quale è collegato alle ruote (quindi la trazione è elettrica, con energia elettrica creata a bordo). M. Lupi: "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Univ. Pisa - A.A. 2012/13 11

12 Fonte: Gentile M, Tesi di Laurea Azionamenti per autoveicoli a propulsione elettrica e ibrida, Schema di funzionamento di un autobus (veicolo) serie Nello schema serie si parte dalla configurazione di un veicolo tutto elettrico e si aggiunge a monte un motore a combustione interna che permette la generazione di elettricità a bordo. Vantaggi: il motore a combustione interna funziona ad un numero di giri fisso ottimale (alto rendimento, basso inquinamento ambientale); per brevi tratti (per esempio centro storico) posso andare in regime elettrico puro. Recupero dell energia in frenata. M. Lupi: "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Univ. Pisa - A.A. 2012/13 12

13 Fonte: Gentile M, Tesi di Laurea Azionamenti per autoveicoli a propulsione elettrica e ibrida, Schema di funzionamento di un autobus (veicolo) parallelo Nel caso dell autobus idrido parallelo entrambi i motori sono collegati meccanicamente alle ruote e possono funzionare o entrambi contemporaneamente o singolarmente uno dei due. M. Lupi: "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Univ. Pisa - A.A. 2012/13 13

14 Fonte: Caratteristica meccanica di un autobus ibrido parallelo Nei veicoli più moderni vi è un sistema automatico che spegne il motore durante il tempo di fermata (porte aperte). Alla ripartenza (quando l ultima porta si chiude ) l avviamento si ha con il solo motore elettrico (con tutti i vantaggi che esso ha in termini di inquinamento, ma anche di accelerazione progressiva). Il motore a combustione interna viene poi automaticamente avviato a seconda della velocità raggiunta e delle richieste di accelerazione del conducente. 14

15 Anche nel caso dell ibrido parallelo posso marciare per brevi tratti (per esempio centro storico) in regime elettrico puro ed inoltre ho il recupero dell energia in frenata. M. Lupi: "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Univ. Pisa - A.A. 2012/13 15

16 FILOBUS Supporto: pneumatico in gomma su pavimentazione stradale. Guida: libera. Propulsione: motore elettrico Controllo: marcia a vista Sede : promiscua o riservata Capacità della linea: capacità inferiore a 2000 pass/h (12 m, cadenza 3 minuti: 20x90=1800 pass/h); però filosnodato 20x130=2600 pass/h. M. Lupi: "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Univ. Pisa - A.A. 2012/13 16

17 Fonte:Ansaldobreda S.p.A. Finmeccanica Group. Filobus ( Ansaldo Breda 12 m) 17

18 Principali pregi: - Basso impatto ambientale: assenza di inquinamento atmosferico, basso inquinamento acustico, minori vibrazioni (rispetto all autobus). - Pregi del motore elettrico: caratteristica meccanica naturalmente vicina a quella ideale; alta vita utile; bassi costi di manutenzione; possibilità di sovraccaricarlo in avviamento. Principali difetti (soprattutto rispetto all autobus): -Linea aerea: minore flessibilità (non posso cambiare facilmente il percorso della linea); costi di impianto. Costi del veicolo: in particolare, attualmente, hanno tutti anche un motore a combustione interna (possono funzionare, con prestazioni ridotte, come un ibrido serie). - Inquinamento visivo (termine da architetto.) per la presenza della linea aerea. - Perdita di velocità commerciale, in situazioni di traffico stradale congestionato, perché è meno maneggevole. 18

19 Spesso (dato i più alti costi di impianto ) si utilizza la versione filosnodata ( 130 pass) ed inoltre si tendono a fare in sede riservata. Quasi tutti i filobus moderni sono degli ibridi (serie) : hanno un motore a combustione interna, generalmente non molto potente, che può sostituire la fornitura di energia elettrica dalla linea aerea. M. Lupi: "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Univ. Pisa - A.A. 2012/13 19

20 Filobus Articolato F321 (BredaMenarinibus) 20 Fonte: BredaMenaribus S.p.A. Breda Costruzioni Ferroviarie S.p.A. Finmeccanica.

21 TRAM Supporto: ruota in acciaio su rotaia in acciaio (ma ora anche tram su gomma). Guida: vincolata. Propulsione: motore elettrico. Controllo: marcia a vista (generalmente). Sede : promiscua o riservata (caso più comune per i nuovi impianti). Capacità mezzo 200 passeggeri ( ma comunque ne esistono di diverse lunghezze e capacità) Cadenza minima: 3minuti (ma sono state osservate, in esercizio, anche cadenze inferiori) Capacità della linea: 20x200 = 4000 pass/h (comunque dipende, ovviamente, dalla tipologia specifica del mezzo considerato). 21

22 Anno di costruzione: SERIE 7000 Tram Torino (Fiat Ferroviaria) Tram Sirio (Ansaldo Breda) CARATTERISTICHE PRINCIPALI - tara (compreso conducente): kg - massa complessiva: kg - lunghezza fuori tutto: mm - raggio medio min. di curvatura: ,4 mm - velocità max: 75 km/h - alimentazione: 600 Vcc - organo di presa corrente: pantografo CAPACITA' POSTI PER PASSEGGERI - posti a sedere: 56 - posti in piedi: 234 Fonte: 22 Fonte:

23 Fonte:Ansaldo STS Tram Sirio - Diagramma di trazione su tratta di 400 m M. Lupi: "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Univ. Pisa - A.A. 2012/13

24 Tram Citadis (ALSTOM) La tendenza è di fare veicolo modulari (Sirio, Citadis) al fine di standardizzare le tipologie (diminuzione dei costi) ed allo stesso tempo aumentare la varietà dell offerta.lunghezze tipiche sono 20, 30 e 40 metri. M. Lupi: "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Univ. Pisa - A.A. 2012/13 24

25 Alstom Citadis di Nizza Fonte: E importante inserire il tram nel paesaggio urbano 25

26 Fonte: Alstom Citadis di Nizza M. Lupi: "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Univ. Pisa - A.A. 2012/13 26

27 Fonte: Alstom Citadis di Nizza 27

28 Il tram Sirio a Firenze M. Lupi: "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Univ. Pisa - A.A. 2012/13 28

29 Il tram Sirio a Firenze M. Lupi: "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Univ. Pisa - A.A. 2012/13 29

30 Il tram Sirio a Firenze in Piazza Duomo (simulazione) M. Lupi: "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Univ. Pisa - A.A. 2012/13 30

31 Fonte: Cerafatti e Malaspina," Centoventi anni di Trasporti Pubblici a Firenze, Calosci editore, Cortona, Il tram in Piazza Duomo a Firenze c era anche in passato! M. Lupi: "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Univ. Pisa - A.A. 2012/13 31

32 Principali pregi del tram: - Assenza di inquinamento atmosferico (importante). - Pregi della trazione elettrica: caratteristica meccanica naturalmente ideale ; alta durata del motore; bassi costi di manutenzione; possibilità di sovraccarico in avviamento; alta potenza. - alta durata (rispetto ad autobus e filobus), vita utile dei veicoli: 50 anni (almeno per i vecchi tram.). - Maggiore capacità di linea (al solito rispetto ad autobus e filobus). - prestazioni che possono essere notevoli (si può arrivare anche a 1,3 2 m / sec in accelerazione, ma anche con il filobus) nel caso di un tram ad assi tutti motori. -Affidabilità del sistema: se la sede, oltre ad essere riservata, è anche fortemente protetta. Inoltre può esserci la priorità semaforica (in questo caso si può arrivare anche a 2 minuti per la cadenza minima ). M. Lupi: "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Univ. Pisa- -A.A. 2012/13 32

33 Principali difetti: -Riduzione della flessibilità rispetto al filobus ed ancora di più rispetto all autobus. - Alto costo di impianto (rispetto ad autobus e filobus). - Sottraggo maggiore capacità al sistema di trasporto individuale stradale (rispetto ad autobus e filobus). Tram su gomma (novità degli ultimi anni): - Guida meccanica - Guida magnetica - Guida ottica M. Lupi: "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Univ. Pisa - A.A. 2012/13 33

34 Fonte: Tram su gomma a guida meccanica, esempio: Translohr Padova 34

35 Tram su gomma a guida magnetica (meglio sarebbe definirlo: autobus ibrido a guida assistita). Può essere anche alimentato da linea elettrica ( e quindi si parlerebbe di un filobus a guida assistita ). Esempio: Phileas (Eindhoven) Number of passengers seats standing total 4 persons/m persons/m Single articulated 18,5 m Number of passengers seats standing total 4 persons/m persons/m Double articulated 24,5 m Number of passengers 4 persons/m2 6 persons/m2 Acc. = 1,3 1,4 m seats standing total / sec Double articulated 26,0 m M. Lupi: "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Univ. Pisa - A.A. 2012/13 35 Fonte:

36 Magnetic markers Guida automatica Fonte: 36 Phileas bus lane (corsia riservata) Fonte:

37 Tram su gomma a guida ottica (meglio sarebbe definirlo: filobus a guida assistita): per esempio Civis (Irisbus) Fonte: Motori nelle ruote Fonte: 37

38 Guida ottica (guida assistita) Fonte: M. Lupi: "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Univ. Pisa--A.A. 2012/13 38

39 Però la presenza delle rotaie, che potrebbe essere vista come uno svantaggio, in realtà potrebbe essere un vantaggio. Esiste infatti un vantaggio psicologico che sembra essere importante: la presenza delle rotaie induce nell utente una maggiore affidabilità nel sistema di trasporto collettivo. Inoltre la presenza delle rotaie induce un maggiore rispetto dei guidatori di autoveicoli individuali per le corsie riservate. M. Lupi: "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Univ. Pisa - A.A. 2012/13 39