Corso diTrasporti e Ambiente
http://www.uniroma2.it/didattica/TA_2011ing. Antonio Comi
Ottobre 2011
Introduzione al CorsoSistemi di trasporto
ZonizzazioneMatrici O/D
Introduzione al corso di TA
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Orario delle lezioniLUNEDÌ ore 16.00 – 17.45 Aula B6 Nuovo Complesso DidatticaVENERDÌ ore 11.30 – 13.15 Aula B7 Nuovo Complesso Didattica
Iscrizione al corsoRegistrazione su apposito modulo da effettuarsi entro la fine diottobre 2011 (venerdì 28 ottobre 2011)
Modalità d’esameIscrizione al corsoPartecipazione obbligatoria alle valutazioni in itinere (prove scritte)
prima prova fine novembreseconda prova fine gennaio
Esame finale (prova orale)obbligatoria per chi non supera entrambe le valutazioni in itinerefacoltativa, per gli altri
Introduzione al corso di TA
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Materiale didatticoA.A. V.V. Territorio Economia Logistica e TrasportiVol. Primo – Ed. TexMat, 2007.Nuzzolo (a cura di) Politiche della Mobilità e Qualità delle AreeUrbane, Guida, Napoli, 2010.Dispense del corso *Lucidi delle lezioni *
* Il materiale didattico potrà essere scaricato direttamente dal sito ufficiale del corso
Sito web ufficiale del corsowww.uniroma2.it/didattica/TA_2011
Introduzione al corso di TA
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Programma del corso- Introduzione ai metodi quantitativi per la pianificazione dei trasporti- Elementi di teoria dei sistemi di trasporto
- modelli di offerta di trasporto: zonizzazione, grafi e reti- caratterizzazione della domanda di trasporto (matrici O/D)- modelli di stima della domanda di trasporto (cenni)- modelli d’interazione domanda-offerta (cenni)
- I modelli per la simulazione dell’inquinamento da traffico- modelli per la simulazione dell’inquinamento atmosferico da traffico- modelli per la simulazione dell'inquinamento acustico da traffico
- Tecniche di valutazione economico-finanziaria degli interventi suisistemi di trasporto
- Analisi finanziaria- Analisi Benefici-Costi e Multicriterio
- Gli elaborati tecnici ambientali nei processi di valutazione tecnico-amministrativa
- Classificazione e caratteristiche prestazionali dei sistemi di trasporto
Introduzione al corso di TA
La stima delle emissioni inquinanti da traffico
ESEMPIO
L’impatto del trasporto stradalesulle emissioni di gas serra
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Introduzione al corso di TA
Periodo 1990-2007
le emissioni dovute ai trasporti di CO2 : + 30%
Introduzione
Dati in migliaia di tonnellate (fonte CNT, 2007)
+ 1,8%
Introduzione al corso di TA
Periodo 1990-2006
Introduzione
Dati in migliaia di tonnellate (fonte CNT, 2007)
+ 6,0%
Introduzione al corso di TA
Maggiore attenzione verso i cambiamenti climaticiImpatti ambientali connessi allo sviluppo sostenibile del sistema
territoriale e dei trasporti
Obiettivi di Kyoto
riduzione del gas-serra rispetto al 1990 (-5,2%)
alcune stime indicano un aumento delle emissioni di gas serra nel nostro paese e ciò all’Italia una penale di diverse centinaia di milioni di euro
(100 euro a tonnellata di CO2 in eccesso)
Introduzione
Introduzione al corso di TA
Come si è mossa l’Italia?CIPE, delibera 3/8/1994 - Modifiche inerenti il programma triennale 1994/96:stabilizzazione delle emissioni inquinanti entro l’anno 2000Piano nazionale per la riduzione delle emissioni di gas responsabili dell’effettoserra: 2003-2010 (dicembre 2002): linee guida per determinazione di criteri evalutazione delle tendenze;
• riduzione di emissioni da imputare nel periodo 2008-2012 al settore deitrasporti è di 7,5 MtCO2eq./anno, di cui
– 1,5 MtCO2eq./anno connessi alla promozione dell’uso di autobus e veicoliprivati con carburanti a minor densità di carbonio (Gpl, metano),
– 2,1 MtCO2eq./anno relativi allo sviluppo di sistemi di ottimizzazione ecollettivizzazione del trasporto privato,
– 3,9 MtCO2eq./anno connessi allo sviluppo delle infrastrutture nazionali eincentivazione del trasporto combinato su rotaia e del cabotaggio, damonitorare sulla base dei dati forniti dal Ministero dei Trasporti.
Introduzione
Introduzione al corso di TA
Raggiungimento dell’obiettivo di riduzione delle emissioni di gasserra sono state individuate una serie di misure
indirizzamento della domanda verso carburanti a minore densità di carbonio,promozione di sistemi di ottimizzazione e collettivizzazione del trasporto privato,realizzazione di nuove infrastrutture e potenziamento di quelle esistenti.
Le previsioni degli effetti di queste azioni vengono effettuateattraverso l’elaborazione dei dati forniti dal Ministero dei Trasporti
utilizzando una metodologia basata su analisi di trend delle serie storiche dei datidisponibili (APAT, 2007)analisi caratterizzate da forti approssimazioni nel caso di sensibili modifichenella ripartizione modale degli spostamenti e/o nella scelta del percorso
IntroduzioneMotivazioni
Introduzione al corso di TA
Disporre di una procedura di previsione più corretta ed in linea conquanto viene fatto negli altri paesi (EEA, 2007)
Effettuare una più precisa stima degli aspetti trasportistici delfenomeno e delle variabili trasportistiche di input ai modelli diemissione per il calcolo degli inquinanti generati dalla mobilità,attraverso l’utilizzo di metodi e modelli quantitativi di simulazionedel sistema dei trasporti
Scenario di breve periodo (2012)
Scenario di lungo periodo (2020)
IntroduzioneObiettivi
Introduzione al corso di TA
Per la stima delle emissioni inquinanti è utilizzato il sistema dimodelli CORINAIR implementato all’interno del software COPERT4
emissioni medie di alcuni inquinanti (s) per determinate categorie diveicoli (i) in funzione della velocità media di deflusso sull’arcoinfrastrutturale l, vli
Stato dell’arte
Stato dell’arteStima delle emissioni inquinanti
COPERT 4usato per calcolare le emissioni di
CO, NOx, VOC, N2O, NH3, SO2, CO2, CH4, Pb, PM, HM, NMVOC
la metodologia di calcolo del COPERT considera:• parco auto circolante: numero di veicoli, anno di immatricolazione,
cilindrata (per le autovetture) o peso (per i veicoli commerciali)• condizione di guida: velocità media e km percorsi• fattori di emissione• tipo di combustibile• condizioni climatiche: temperature max e min• pendenza della strada• carico trasportato nel caso dei veicoli commerciali
Stato dell’arteStima delle emissioni inquinanti
COPERT 4
EEA (European Environment Agency, 2007) - Methodology for the calculation of exhaust emissions - Emission Inventory Guidebook
Introduzione al corso di TA
AA.VV. (2008) Handbook on estimation of external cost in the transport sector.Internalisation Measures and Policies for All external Cost of Transport (IMPACT), Delft,CE, http://ec.europa.eu/transport/costs/handbook/index_en.htmEEA (2007) Greenhouse gas emission trends and projections in Europe 2007, EuropeanEnvironment Agency, Report 5/2007.Eggleston, S., Gorißen, N., Hassel, D., Hickman, A. J., Joumard, R., Rijkeboer, R., White,L. e Zierock, K. H. (2000). COPERT III - Computer programme to calculate emissionsfrom road transport. European Environment Agency.Gkatzoflias, D. Kouridis, C., Ntziachristos, L. e Samaras, Z. (2007) Copert IV – computerprogramme to calculate emissions from road transport. European Environment Agency.UNFCCC (1997) Protocollo di Kyoto, Conferenza COP3 della Convenzione quadro delleNazioni Unite sui cambiamenti climatici.APAT (2007) Annuario dei dati ambientali 2007, Agenzia per la protezione dell’ambientee per i servizi tecnici, http://annuario.apat.itCIPE (1994) Modifiche inerenti il programma triennale 1994/96, Delibera 3 agosto 1994CIPE (2002) Piano nazionale per la riduzione delle emissioni di gas responsabilidell’effetto serra: 2003-2010, Delibera n. 123/2002, Roma.CIPE (2007) Aggiornamento della delibera CIPE n. 123/2002 recante “revisione dellelinee guida per le politiche e misure nazionali di riduzione delle emissioni di gas-serra”.Comitato Interministeriale per la Progr. Economica, Roma.CNT (2007). Conto Nazionale delle Infrastrutture e dei Trasporti – Anno 2005– conelementi informativi per l’anno 2006. Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti, Roma,Italia.
Stato dell’arte
Introduzione al corso di TA
IndiceIntroduzione ed Obiettivi
Stato dell’Arte
La metodologia
Applicazione
Introduzione al corso di TA
La metodologia utilizzataParco veicolare Infrastrutture di
trasporto Servizi di trasportoSistema delle attività(assetto territoriale e
socio-economico)
Matrici O/D per modo-servizio di trasporto
Attributi di Livello di Servizio
Modelli di Domanda di trasporto
Modelli di Offerta di trasporto
Modelli di Interazione domanda/offerta
Flussi e prestazioni di rete per modo-servizio
Valori di riferimento(target)
Modelli di emissione
Emissioni
Valutazione
1.
2.
3.
4.
Scenario di Simulazione
Simulazione delSistema Trasporti
Stima emissioni inquinanti
Valutazione ex-ante
Introduzione al corso di TA
La metodologia Scenario simulazione
Matrici O/D per modo-servizio di trasporto
Attributi di Livello di Servizio
Modelli di Domanda di trasporto
Modelli di Offerta di trasporto
Modelli di Interazione domanda/offerta
Flussi e prestazioni di rete per modo-servizio
Valori di riferimento(target)
Modelli di emissione
Emissioni
Valutazione
2.
3.
4.
Introduzione al corso di TA
La metodologia Simulazione del sistema dei Trasporti
Introduzione al corso di TA
La metodologia utilizzataStima emissioni & Valutazione
Introduzione al corso di TA
Esm=Ψ(αsi, Xi
m, fim)
Esm quantità totale del generico inquinante s emessa per il modo-
servizio mαsi vettore dei parametri di emissione caratteristici del parcoveicolare (ad es. categoria veicolare i),Xi
m vettore delle prestazioni dei veicoli di categoria i sulla rete delmodo-servizio m (ad es. velocità di deflusso)fi
m vettore dei flussi di arco
La metodologiaStima emissioni & Valutazione
COPERT 4E = Ehot + Ecold + Evap
Ehot: emissioni a caldo, prodotte durante il funzionamento del motore allatemperatura di esercizio
Ehot = nj * mj,k * ehot, i, j , knj (veicoli): numero di veicoli della classe j-esimamj,k (km/veicolo): distanza media percorsa da ogni veicolo di categoria j su strada di classe kehot,i,j,k (g/km): fattore emissione per l’inquinante i, rilevato per la categoria di veicoli j, sulla strada di classe k.
Ecold: emissioni a freddo, prodotte nella fase di riscaldamento del motoreEcold = βi,j * nj * mj * ehot, i, j * (ecold i, j / ehot, i, j - 1)
βj: frazione di km percorsi con il motore o il catalizzatore freddoecold i, j / ehot, i, j: rapporto tra le emissioni a caldo e quelle a freddo per l’inquinante i e per la categoria diveicoli j
La metodologia Stima emissioni & Valutazione
Evap: emissioni evaporative costituite solo dai NMVOC
Ehot = 365 * nj * (ed * Sc * Sfi ) + R
nj (veicoli): numero di veicoli della classe j-esimaed: fattore di emissione delle perdite diurneSc: fattore di emissione a caldo e a freddo per i veicoli a benzina dotati di carburatoreSfi: fattore di emissione a caldo e a freddo per i veicoli a benzina dotati d’iniezione elettronicaR: perdite durante il moto
La metodologiaStima emissioni & Valutazione
Introduzione al corso di TA
IndiceIntroduzione ed Obiettivi
Stato dell’Arte
La metodologia
Applicazione
Introduzione al corso di TA
Modello di offertaGrafo di rete
Introduzione al corso di TA
Modello di offertaFunzioni di costo (passeggeri)
( )tr fLV
LV
LV
fCapl l
l
o
l
c
l
o
l
l
= + −⎛⎝⎜
⎞⎠⎟⎛⎝⎜
⎞⎠⎟δ
γ
Autostrade
Ll : lunghezza dell’arco lVo : velocità media a flusso nulloVc : velocità media con flusso pari alla capacitàCapl = Ncorl
. Capu :capacità dell’arco, pari al prodotto del numero di corsiedell’arco l, Nc, per una capacità unitaria (per corsia), Capu
Introduzione al corso di TA
Modello di offertaFunzioni di costo (passeggeri)
Strade extraurbane
conVo (km/h) = 56,6 + 3,2 Lu + 4,5 Lo – 2,4 P – 9,6 T – 5,4 DLu: larghezza utile dell’arco (metri)Lo: distanza degli ostacoli laterali dal bordo della strada (striscia gialla o cunetta) (metri)P : pendenza del ramo (%)T : grado di tortuosità del ramoD : coefficiente di disturbo
Altre tipologie (es. Ro-Ro)
( )tr fLV
LV
LV
fCapl l
l
o
l
c
l
o
l
l
= + −⎛⎝⎜
⎞⎠⎟⎛⎝⎜
⎞⎠⎟δ
γ
Introduzione al corso di TA
Modello di offertaFunzioni di costo (merci)
AutostradeTi = max(Ta, Tb)Li/3600 [h]conTi = tempo di percorrenza dell’arco iLi= lunghezza dell’arco iTa = 3600/[113(1 - δ(p – 0,025) 4,2)] [sec/km]dove
p = pendenzaδ = 1 se p > 0,025; 0 altrimenti
Tb = 3600/Vmax + 662,4[p - 3600/(662,4Vmax) + 0,0625]α [sec/km]dove
Vmax = velocità massima su autostradaα = 1 se p > -3600/(662.4Vmax) + 0.0625; 0 altrimenti
Introduzione al corso di TA
Modello di offertaFunzioni di costo (merci)
Strade extraurbaneTi = Li,/V [h]
conTi = tempo di percorrenza dell’arco iLi= lunghezza dell’arco iV = Vmax - 2/45B - 15/45(1000p) [km/h]where
Vmax
p = pendenzaB = indice di tortuosità
Altre tipologie (es. Ro-Ro)……..
Introduzione al corso di TA
Modelli di domandaStruttura generale
Matrice ODfuture
Attributi Livello Servizio
Modello di ripartizione modale
Matrice ODFuture
(modo-servizio)
Ipotesi di crescita macro-economica
Matrice ODattuali
Introduzione al corso di TA
Modelli di domandaScelta modale passeggeri
Calcolo probabilitàSPOSTAMENTO
distinta per: - motivo - destinazione- mezzo
Attributi modello
SCELTA MODALEModello
SCELTA MODALE
LOGSUM-modale
Attributi modello
SCELTA DESTINAZIONEModelloCalcolo
LOGSUM-destinazioniCalcolo probabilità
SCELTA DESTINAZIONE
SCELTA DESTINAZIONE
LOGSUM-destinazioni
Attributi modello
EMISSIONEModello Calcolo probabilità
SPOSTAMENTO
EMISSIONE
Calcolo probabilità
SCELTA MODALECalcolo
LOGSUM-modale
Introduzione al corso di TA
Modelli di domandaScelta modale merci
Stima eso gena de icoe ffic ien ti sca m bio
O/D me rc i p ro v(in unità di carico
T ME RP
O/D me rc i p ro vi(in unità di c arico
T ME RP
O /D m erc i pro vin cia li p er m ac rob ra nca
(in q uan tità)TM ERP PB 1
O /D m erc i pro vin cia li p er m acrob ra nca
(in q uan tità )TM ERP PB 1
O/D merc i r eg ion ali p er M Ape r NA VE e TR E NO G
(in q uan tità )TM ERR EG 1
O/D me rci r eg ion ali p er M Ape r NA VE e TR E NO G
(in q uan tità )T M ERR EG 1
O/D merci reg ion ali p er M AC R OB RA N CA(qu an tità tr aspor tate)
TM ER RRB 1
O/D me rci r eg ion ali p er M AC R OB RA N CA(qu an tità traspor tate)
TM ERR RB 1
O /D5
(d
O /D5 M(q
da
O /D m erci regio nal i se ttor ial i(v alo re d egl i s cam bi)
TM ER B17 1
O /D m erci regio nal i set tor iali(v alo re d egl i s cam bi)
TM ER B17 1
A LSM E RCI
O /D m erc i reg ion ali corret te perM A C RO BR A NC A (q uan tità tra spo rta te)
Stima da m ode llo d eico eff icienti s cam b io
M R IO
A ggregazione in M A CR O BR A NC H E delleO /D me rci regionali( valore degli s cam bi)
Stima d el coe ffic ien te di trasforma zio nedegli scam bi interregio nali in
in qu antità tra sp ortate tra le regio ni p er M
F ase di co rrezione
Mo de lloP rov inc ial izzazione M od ello
sce lta m od ale
C alcolo d elle m a trici O/D regio nal irela tive a i mo di n ave e tren o grand i client i
O u tp u t
Introduzione al corso di TA
Dato il valore di domanda sul modo-servizio m, il numero diveicoli di categoria i per il modo-servizio m, di
odm è dato da:
diodm = γi
m dodm
γim aliquota di veicoli della categoria i utilizzati per il modo-servizio
m
Modello di assegnazioneComposizione parco veicolare
Introduzione al corso di TA
fim = Δi
m Pimk di
m
fim vettore dei flussi di arco
dim vettore di domanda, il cui generico elemento è di
odmΔi
m è la matrice di incidenza archi-percorsi per i veicoli di categoria iche si muovono sulla rete di trasporto del modo-servizio mPi
mk è la matrice di probabilità di scelta del percorso, il cui genericoelemento pmk
iod rappresenta la probabilità di scegliere il percorso kper i veicoli della categoria i che si spostano da o a d con il modo-servizio m
Modello di assegnazioneAssegnazione pseudo-dinamica
Introduzione al corso di TA
Scenari di Simulazione
Scenario riferimento
Scenario di breve periodo (2012)verifica protocollo di Kyoto
Scenario di medio-lungo periodo (2020)riferimento Piano Generale della Mobilità
Introduzione al corso di TA
Scenari di SimulazioneOfferta stradale 2012
Interventi al 2012
Grande Raccordo Anulare - Roma (GRA)Riqualifica SS 415: Paillese - Peschiera Borromeo a Spino d’Adda (escluso ponte)SS 38 variante di MorbegnoStrada Tre valli - Tratto Eggi / S. SabinoSS 156 2° Tratta Pontina/SezzeSS 7 completamento Valle CaudinaGalleria di valico Caposele - Pavoncelli bisSS 106: Palizzi Marina, Squillace-Simeri Crichi, Marina di Gioiosa Jonica, S. IlarioCatania - SiracusaAgrigento - Caltanissetta: I trattoSS 131 trattoSGC E78 Grosseto - FanoUmbria - Marche (quadrilatero)SS 675 Umbro-LazialeSS 17 variante dell'AquilaAutostrada Asti-CuneoBrescia - MilanoSalerno – Reggio Calabria
Introduzione al corso di TA
Scenari di SimulazioneOfferta ferroviaria 2020
Esempio intermodalità merci
Interventi al 2020
Interporto di Novara
Interporto di Catania
Interporto di Battipaglia
Interporto di Nola
Interporto di Termini Imerese
Interporto di Città di CastelloInterporto di Guasticce
Fortezza - Verona Genova - Ventimiglia: Andora - Finale Ligure MarinaPalermo – Catania - MessinaOrte -Falconara: Spoleto - TerniInterporti:Città di Castello - S. Giustino; Nola; Battipaglia; Novara; Catania; Guasticce; Termini ImeresePasso Corese-Rieti: Passo Corese - Osteria NuovaVelocizzazione Battipaglia – Paola - Reggio CalabriaRaddoppio e velocizzazione Roma - PescaraSalerno - BattipagliaFerrovia convenzionale/trasporto combinato:Lione - Torino; Torino –Milano – Venezia -TriesteGronda MerciAgrigento – PalermoVariante ferroviaria di Bornova – Torralba; Campamela -SassariVelocizzazione Catenanuova – Enna – CaltanissettaCollegamento Siracusa – Catania: velocizzazione Bicocca -Targia Interventi al 2012
Introduzione al corso di TA
Scenari di SimulazioneDomanda
Matrici attuali, elaborazione su dati CNT (2007)ISTAT
Ipotesi di crescitaDocumenti di programmazione economica
Quota modale “strada”
STRADA 2005 Scenario 2012 Scenario 2020Passeggeri 61,4 % + 0,7 % - 6,2 %
Merci 89,0 % - 2,0% - 4,5 %Rispetto al 2005
previsioni di crescita della domanda
100,00
110,00
120,00
130,00
140,00
150,00
160,00
170,00
180,00
190,00
200,00
210,00
2005 2012 2019 2026 2033 2040
anno
cres
cita
cum
ulat
a ris
petto
al 2
005
Introduzione al corso di TA
Scenari di SimulazioneDomanda
Parco veicolare (ACI – Annuario statistico 2007)
CONSISTENZA PARCO AUTOVETTURE A GASOLIO SECONDO L'ETA'
0
200000
400000
600000
800000
1000000
1200000
1400000
1600000
0-1
2-3
4-5
6-7
8-9
10-1
1
12-1
3
14-1
5
16-1
7
18-1
9
OLT
RE
20
età mediana
Grafico 6(Anno 2006)
CONSISTENZA PARCO AUTOVETTURE A BENZINA SECONDO L'ETA'
0
250000
500000
750000
1000000
1250000
1500000
1750000
2000000
2250000
2500000
0-1
2-3
4-5
6-7
8-9
10-1
1
12-1
3
14-1
5
16-1
7
18-1
9
OLT
RE
20
età mediana
Grafico 5(Anno 2006)
Introduzione al corso di TA
Scenari di SimulazioneDomanda
Parco veicolare (ACI – Annuario statistico 2007)ANNI Motocicli Motocarri Autovetture Autobus Motrici Altro TOTALE
merci speciali
1985 2.000.137 398.615 22.494.641 76.296 1.649.302 144.293 40.249 482.063 27.285.596
1986 2.204.750 420.155 23.495.414 77.886 1.727.946 154.285 48.128 534.101 28.662.665
1987 2.383.692 443.483 24.320.167 74.114 1.795.863 149.129 49.669 584.757 29.800.874
1988 2.410.628 460.441 25.290.250 75.820 1.891.471 166.537 57.064 613.520 30.965.731
1989 2.430.704 452.520 26.267.431 76.313 1.987.227 184.780 62.462 626.768 32.088.205
1990 2.509.819 464.852 27.415.828 77.731 2.140.123 208.869 67.780 670.116 33.555.118
1991 2.543.186 462.575 28.434.923 78.649 2.220.859 226.693 72.069 697.155 34.736.109
1992 2.560.037 456.300 29.429.628 78.179 2.285.712 246.101 74.135 713.402 35.843.494
1993 2.526.761 444.125 29.652.024 76.974 2.314.142 254.866 75.028 714.006 36.057.926
1994 2.539.835 433.255 29.665.308 76.076 2.370.759 267.125 75.564 754.860 36.182.782
1995 2.530.750 415.665 30.301.424 75.023 2.430.262 278.539 79.631 764.600 36.875.894
1996 2.531.946 422.041 29.910.932 80.610 2.550.344 325.353 89.758 782.381 36.693.365
1997 2.557.356 412.081 30.154.914 81.478 2.626.507 341.207 93.297 781.937 37.048.777
1998 2.699.274 405.048 31.056.004 83.521 2.730.260 359.810 97.743 789.885 38.221.545
1999 2.975.651 399.440 32.038.291 85.762 2.840.080 381.255 106.726 799.974 39.627.179
2000 3.375.782 390.097 32.583.815 87.956 2.971.050 406.523 115.958 812.596 40.743.777
2001 3.732.306 382.149 33.239.029 89.858 3.110.317 431.228 124.149 827.591 41.936.627
2002 4.049.592 375.313 33.706.153 91.716 3.297.260 454.340 132.622 843.330 42.950.326
2003 4.375.947 370.751 34.310.446 92.701 3.450.903 483.027 139.402 855.758 44.078.935
2004 4.574.644 342.739 33.973.147 92.874 3.502.633 512.979 142.413 809.478 43.950.907
2005 4.938.359 344.827 34.667.485 94.437 3.637.740 541.919 148.173 812.161 45.185.101
2006 5.288.818 310.555 35.297.282 96.099 3.763.093 568.654 151.704 852.939 46.329.144
Autocarri
45.185.101
Introduzione al corso di TA
Scenari di SimulazioneDomanda
Parco veicolare futuro
PasseggeriScenario 2012:
rinnovo parco con eliminazione Euro 0 introduzione Euro 5
Scenario 2020:rinnovo parco con eliminazione Euro 1 ed Euro 2 rilevante quota di Euro 5
MerciScenario 2012:
rinnovo parco con eliminazione Euro 0Scenario 2020:
rinnovo parco con eliminazione Euro 0 ed Euro 1introduzione Euro 5 (veicoli commerciali leggeri)
Introduzione al corso di TA
AssegnazioneFlussi rete stradale
Introduzione al corso di TA
AssegnazioneFlussi rete stradale
Introduzione al corso di TA
Emissioni inquinantiRisultati - scenario 2012
2005 2012 2012tendenziale
Passeggeri 100 116 108Merci 100 116 107
Veicoli leggeri 32% 15% 14%Veicoli pesanti 68% 85% 86%
Totale 100 116 107pass-km 700 ⋅ 106
ton-km 212 ⋅ 106
CO2
Introduzione al corso di TA
Emissioni inquinantiRisultati - scenario 2020
2005 2020 2020tendenziale
Passeggeri 100 137 129Merci 100 211 125
Veicoli leggeri 32% 15% 13%Veicoli pesanti 68% 85% 87%
Totale 100 189 126pass-km 700 ⋅ 106
ton-km 212 ⋅ 106
CO2
Introduzione al corso di TA
46
La Progettazione dei Sistemi di Trasportoed il Processo Decisionale di Pianificazione
SCENARI(PREVISIONI SULLE
VARIABILI ESOGENE)
PROGETTAZIONE DEL SISTEMA
DEFINIZIONEDEL SISTEMA
DI STUDIO
MODELLOMATEMATICODEL SISTEMA DI PROGETTO
MODELLOMATEMATICODEL SISTEMA
ATTUALE
INDIVIDUAZIONE DIOBIETTIVI, VINCOLI E
TIPOLOGIE DI INTERVENTO
ANALISI DELLA SITUAZIONE ATTUALE
- Sistema di attività-Sistema di trasporto
FORMULAZIONE DIPROGETTI (PIANI) DI SISTEMI
ALTERNATIVI
SIMULAZIONE E VERIFICA TECNICA DEI PROGETTI
SCELTA E REALIZZAZIONEDEGLI INTERVENTI
CONFRONTO DELLE SOLUZIONI ALTERNATIVE
(VALUTAZIONE)
MONITORAGGIODEL PROGETTO
Introduzione al corso di TA
47
Argomenti principali del corso
La progettazione funzionale di un intervento ha come obiettivo:
la definizione delle caratteristiche del sistema al fine di raggiungere gliobiettivi del progetto nel rispetto dei vincoli posti alla realizzazionedell’opera
la determinazione degli impatti della realizzazione delle soluzioneprogettuali per il confronto e la valutazione delle soluzioni tecnichealternative
La valutazione delle alternative progettuali di un intervento hacome obiettivo:
Il confronto tra le alternative progettuale attraverso l’uso di metodologieatte ad individuare la migliore soluzione progettuale che soddisfa gliobiettivi prefissati nel rispetto dei vincoli posti
Introduzione al corso di TA
48
Livelli di progettazione
Studio di fattibilitàDefinizione di un insieme di soluzioni tecniche ammissibili che soddisfano vincoli ed obiettivi dello studioPrima verifica di fattibilità tecnico-economica dell’operaValutazione delle alternative progettuali al fine di individuare la “migliore”
Progetto preliminareDefinizione più precisa degli aspetti tecnici della scelta progettuale individuata nello studio di fattibilitàIndividuazione e soluzione delle problematiche tecniche emergentiValutazione più accurata degli aspetti economici dell’opera
Progetto definitivoProgetto esecutivo
Specificazione dettagliata delle soluzioni tecniche adottate per la realizzazione dell’opera Definizione di documenti e procedure per la realizzazione dell’opera definita nel progetto definitivo
Progettazione Funzionale Metodi di Valutazione
Introduzione al corso di TA
49
Contenuti del corso
Strumenti quantitativi di analisi e simulazione di ausilio allaprogettazione
individuazione dell’area di studio, zonizzazione e schema di retemodelli di offertacaratterizzazione della domanda di trasporto (matrici O/D)modelli di interazione domanda/offerta
Metodi di valutazioneindividuazione degli effetti ed impatti rilevantiidentificazione degli indicatori di valutazioneconfronto delle alternative progettuali
Il corso si interessa delle metodologie e degli strumenti necessari alla progettazione funzionale ed alla valutazione di interventi sul sistema dei trasporti. Pertanto i contenuti del corso saranno:
Introduzione al corso di TA
50
Classificazione e caratteristiche prestazionali
Sistemi di trasporto privatoSistemi di trasporto pubblico
Esempi applicativi
Contenuti del corso ….(continua)
Introduzione al corso di TA
IL PROCESSO DECISIONALE
51
Introduzione al corso di TA
Le fasi del processo decisionale
Individuazione degli obiettivi e dei vincoli
Analisi della situazione attualeCostruzione del modello matematico del sistema attuale
Formulazione di uno o più interventi (o Piani) alternativi
Simulazione degli effetti e verifica tecnico-funzionale dei progetti
Confronto dei progetti e scelta del progetto da realizzare
52
Introduzione al corso di TA
Campi di applicazione• Fattibilità tecnica ed economica di progetti di trasporto
• Pianificazione strategica
• Pianificazione tattica
• Programmi di gestione operativa
53
Introduzione al corso di TA
Fattibilità tecnica ed economica di progetti di trasporto
Le decisioni riguardano la progettazione funzionale e lavalutazione di convenienza economica e/o finanziaria di opere(progetti) di trasporto. (“progettazione a sistema”).(es,. strade, linee ferroviarie, metropolitane)
L’orizzonte temporale è il lungo periodo; la scala territorialevaria dall'ambito metropolitano o regionale a quello nazionalein funzione del tipo di opera da verificare.
Le analisi degli interventi prevedono la definizione dellecaratteristiche funzionali, prestazionali ed economiche dellesingole opere.
54
Introduzione al corso di TA
La pianificazione strategicaLe decisioni riguardano consistenti investimenti di capitale per larealizzazione di nuove infrastrutture e/o l’acquisizione di veicoli esistemi tecnologici (“progetto del sistema”)
L’orizzonte temporale è il lungo periodo (10-20 anni e oltre)
Interventi previsti: nuove infrastrutture, struttura dei servizi ditrasporto, politiche tariffarie, interventi diregolazione/gestione della domanda di mobilità.– se la pianificazione è effettuata nell'ottica della collettività il risultato
è la redazione di un Piano di Trasporto Urbano, Regionale, Nazionaleo Trans-Nazionale, a secondo dell’ambito spaziale;
– se si opera in un’ottica aziendale si tratta di un piano strategico disviluppo aziendale (ad es., acquisto materiale rotabile ferroviario,aerei, etc.)
55
Introduzione al corso di TA
La pianificazione tatticaLe decisioni sono relative ad interventi che impegnano risorselimitate, di solito assumendo una dotazione di infrastrutture pari aquella attuale.
L’orizzonte temporale è il breve/medio periodo.
Interventi:• Piano Generale del Traffico Urbano (PGTU) o un Piano Comprensoriale del
trasporto collettivo (ottica della collettività).• Piani di ristrutturazione dei servizi e/o di definizione delle politiche
commerciali e tariffarie (ottica aziendale)
Di interesse prevalente sono:• la valutazione degli effetti tecnico-funzionali dell’intervento• l’analisi finanziaria (costi di esercizio e ricavi da traffico), per i diversi
operatori coinvolti.
56
Introduzione al corso di TA
Programmi di gestione operativaLe decisioni riguardano la definizione di aspetti particolaridell'esercizio dei singoli modi, ottimizzando l’impiego delle risorseesistenti in un’ottica di solito aziendale
L’orizzonte temporale è il breve periodo
Interventi:
• Piani di regolazione semaforica;• Progetto delle linee di trasporto collettivo in ambito urbano o extraurbano e
relativi orari;• Organizzazione dei fattori necessari alla produzione di servizi di trasporto
57
Introduzione al corso di TA
Struttura del sistema di modelli per la simulazione dei sistemi di trasporto
58
MODELLO DEL SISTEMA DI TRASPORTO
OFFERTA DI INFRASTRUTTURE
E SERVIZI DITRASPORTO
MODELLO DI LOCALIZZAZIONE E
LIVELLO DELLE ATTIVITÀ
SISTEMI DELLE ATTIVITÀ
Attributi di livello di servizio
(tempi, costi)
MODELLI DI ASSEGNAZIONE
MODELLO DI DOMANDA
MATRICI O/D
Funzioni di prestazione
MODELLO DI OFFERTA
Reti di trasporto
Flussi
Valutazione effetti
Introduzione al corso di TA
Struttura del sistema di modelli per la simulazione dei sistemi di trasporto
59
MODELLO DEL SISTEMA DI TRASPORTO
OFFERTA DI INFRASTRUTTURE
E SERVIZI DITRASPORTO
MODELLO DI LOCALIZZAZIONE E
LIVELLO DELLE ATTIVITÀ
SISTEMI DELLE ATTIVITÀ
Attributi di livello di servizio
(tempi, costi)
MODELLI DI ASSEGNAZIONE
MODELLO DI DOMANDA
MATRICI O/D
Funzioni di prestazione
MODELLO DI OFFERTA
Reti di trasporto
Flussi
Valutazione effetti
Introduzione al corso di TA
I Sistemi di Trasporto
60
Introduzione al corso di TA
Struttura del sistema di modelli per la simulazione dei sistemi di trasporto
61
MODELLO DEL SISTEMA DI TRASPORTO
OFFERTA DI INFRASTRUTTURE
E SERVIZI DITRASPORTO
MODELLO DI LOCALIZZAZIONE E
LIVELLO DELLE ATTIVITÀ
SISTEMI DELLE ATTIVITÀ
Attributi di livello di servizio
(tempi, costi)
MODELLI DI ASSEGNAZIONE
MODELLO DI DOMANDA
MATRICI O/D
Funzioni di prestazione
MODELLO DI OFFERTA
Reti di trasporto
Flussi
Valutazione effetti
Introduzione al corso di TA
I sistemi di trasportoUn sistema di trasporto può essere definito come quell’insieme dicomponenti e di loro interazioni che determinano la domanda dispostamenti fra punti diversi del territorio e l’offerta di servizi ditrasporto per il soddisfacimento di tale domanda
Sistema di analisi: insieme degli elementi ritenuti rilevanti per ilproblema in esame con le loro relazioniAmbiente esterno: se ne tiene conto unicamente attraverso le suerelazioni con il sistema di analisi
Il sottosistema di progetto dipende dal problema che si intenderisolvereIl sistema di trasporto di una certa area può essere visto come unsotto-sistema del più ampio sistema territoriale, con il qualeinteragisce 62
Introduzione al corso di TA
Identificazione del sistema di trasporto di analisi
Definizione dell’ambito territoriale, delle componenti e dellereciproche relazioni che compongono il sistema complessivo del qualesi intende analizzare e simulare il funzionamento
Fasi PrincipaliDelimitazione spaziale del sistema di studio e del livello didisaggregazione di riferimento
1. Delimitazione dell’area di studio;2. Suddivisione dell’area in zone di traffico (zonizzazione)
Identificazione del sistema di offerta e di domanda
1. Selezione (estrazione) delle infrastrutture e/o dei servizi di trasportorilevanti per il problema in esame (rete di base);
2. Definizione delle componenti della domanda di mobilità rilevanti.
63
Introduzione al corso di TA
Delimitazione dell’ area di studio Definizione dell’area geografica all’ interno della quale si trova ilsistema di trasporto sul quale si intende intervenire (sistema diprogetto) e nella quale si ritiene si esauriscano la maggior partedegli effetti degli interventi progettati.
CORDONE: confine dell’area di studio
AMBIENTE ESTERNO: ciò che si trova al di fuori dell’idealecordone che racchiude l’area di studio. Dell’ambiente esternointeressano esclusivamente le interconnessioni con il sistema diprogetto.
64
ambiente esterno
area di studio
cordone
Introduzione al corso di TA
ZonizzazioneIpotesi di discretizzazione dello spazio (zonizzazione)
Il territorio fisico sul quale si espletano la domanda e l’offerta ditrasporto si assume suddiviso in unità discrete (zone di traffico) allequali sono riferite tutte le grandezze relative a quella porzione diterritorio. Si assume inoltre che i punti di partenza ed arrivo di tutti glispostamenti che interessano una zona siano concentrati in un unicopunto fittizio detto centroide di zona.
65
Introduzione al corso di TA
Zonizzazione
ZONA DI TRAFFICO: porzione di territorio con caratteristicheomogenee rispetto alle attività, all’ accessibilità, alle infrastrutture edai servizi di trasporto.
CENTROIDE: punto del territorio rappresentativo del baricentrodelle masse degli spostamenti di origine e destinazione di una zona ditraffico:
Centroidi interni
Centroidi di cordone
Centroidi esterni
66
1
2
3
4
5
6
7
area di studio
Cordone
Centroidiesterni
9
810
Centroidi interni
Introduzione al corso di TA
Criteri per la zonizzazioneLa zonizzazione è strettamente collegata alla fase successiva diestrazione degli elementi di offerta rilevanti
Le zone di traffico sono spesso ottenute come aggregazioni di unitàterritoriali amministrative per disporre di dati socio-ecomomici delsistema di attività
I separatori fisici del territorio vengono di solito utilizzati come confinidi zona perché implicano diverse condizioni di accessibilità.
I confini delle zone tendono ad aggregare porzioni di territorio“omogenee” sotto i profilo territoriale socioeconomico e trasportistico
È adottabile un diverso dettaglio di zonizzazione per diverse partidell’area di studio in funzione della diversa precisione con cui si vuolesimulare una parte del sistema. 67
Introduzione al corso di TA
Esempio di zonizzazione
68
ambiente esterno
area di studio
cordone
Introduzione al corso di TA
Esempio di zonizzazioneZonizzazione dell’Europa
NUTSunità territoriali per la statistica
69
Introduzione al corso di TA
Esempio di zonizzazioneLa zonizzazione del modello della regione Campania (SMR)
70
Introduzione al corso di TA
Esempio di zonizzazioneLa zonizzazione del modello di Napoli
71
Introduzione al corso di TA
Estrazione delle infrastrutture e dei servizi rilevanti (rete di base)
Le infrastrutture e/o i servizi di trasporto che svolgono una funzionerilevante di collegamento fra le diverse zone in cui si è suddivisal’area di studio e fra queste e le zone esterne (rete di base).Di solito si rappresenta graficamente evidenziando le infrastrutturesulle quali avvengono i servizi di trasporto estratti e le principalicaratteristiche funzionali necessarie per costruire il modellomatematico dell’offerta di trasporto.
La rete di base dipende:dalle finalità per le quali si costruisce il modellodalla zonizzazionedai modi di trasporto considerati:
sistema mono-modale,sistema multi-modale
72
Introduzione al corso di TA
Rete di baseCriteri
Sistemi Stradalisi evidenzieranno i tronchi principali sui quali si ipotizza sirealizzano la maggior parte degli spostamenti tra le zone di trafficoconsiderate.
Sistemi di Trasporto Collettivole infrastrutture (ferrovie, strade) sulle quali si svolgono i servizi ditrasporto in esame
73
Introduzione al corso di TA
Esempio della rete di base per una porzione di area urbana
74
Introduzione al corso di TA
Esempio della rete di base ferroviaria
75
Introduzione al corso di TA
Struttura del sistema di modelli per la simulazione dei sistemi di trasporto
76
MODELLO DEL SISTEMA DI TRASPORTO
OFFERTA DI INFRASTRUTTURE
E SERVIZI DITRASPORTO
MODELLO DI LOCALIZZAZIONE E
LIVELLO DELLE ATTIVITÀ
SISTEMI DELLE ATTIVITÀ
Attributi di livello di servizio
(tempi, costi)
MODELLI DI ASSEGNAZIONE
MODELLO DI DOMANDA
MATRICI O/D
Funzioni di prestazione
MODELLO DI OFFERTA
Reti di trasporto
Flussi
Valutazione effetti
Introduzione al corso di TA
• Spostamento è l’atto di recarsi da un luogo (origine) ad un altro(destinazione), anche usando più mezzi o modi di trasporto, persvolgervi una o più attività.
• Domanda di trasporto: l’aggregazione dei singoli spostamentiche hanno luogo nell’area di studio e nel periodo di riferimento.
• Flusso di domanda di trasporto: il numero di utenti condeterminate caratteristiche che “consuma” il servizio offerto daun sistema di trasporto in un periodo di tempo prefissato ovverocome un flusso di spostamenti.
77
La domanda di mobilità
Introduzione al corso di TA
La domanda di mobilità si caratterizza essenzialmente in basea:
– elementi spaziali (matrici OD)
– elementi temporali
– modo di trasporto
– motivo dello spostamento
– caratteristiche degli utenti
78
Caratteristiche della domanda di mobilità
Introduzione al corso di TA
Le matrici Origine-Destinazione
79
Matrici Origine-Destinazione (O-D) sono matrici che hanno unnumero di righe e di colonne pari al numero di zone, il cui genericoelemento dod fornisce il numero degli spostamenti che hanno originenella zona “o” e destinazione nella zona “d” nel periodo diriferimento considerato (flusso O-D).
O/D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101 • spostamenti di2 • scambio3 • interno-esterno4 •5 •6 •7 •8 spostamenti di scambio spostamenti di9 esterno-interno attraversamento10
• = spostamenti intrazonali
Gli elementi di una matriceO-D possono essere classificatiin relazione al tipo di zona diorigine e destinazione:
–Spostamenti interni–Spostamenti di scambio–Spostamenti di
attraversamento
(1/3)
Introduzione al corso di TA
Le matrici Origine-Destinazione• Spostamenti interni: l’origine e la destinazione sono zone interne
all’area di studio.
• Spostamenti di scambio: l’origine e la destinazione sono una all’interno e l’altra all’esterno dell’area di studio.
• Spostamenti di attraversamento: l’origine e la destinazione sono entrambe esterne, ma impegnano l’area di studio
80
1
2
3
4
5
6
7
area di studio
Cordone
Centroidiesterni
9
8
10
(2/3)
O/D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101 • spostamenti di
2
• scambio3 • interno-esterno4 •5 •6 •7 •8 spostamenti di scambio spostamenti di9 esterno-interno attraversamento10
• = spostamenti intrazonali
Introduzione al corso di TA
Le matrici Origine-DestinazioneAggregazioni degli elementi della matrice O-D• Flusso “emesso” o “generato” della zona o• Flusso “attratto” dalla zona d• Numero totale di spostamenti
81
O/D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101 •2 •3 •4 •5 •6 •7 •8910
∑=d od.o dd
∑=o odd d.d ∑ ∑=
o d odd ..d
(3/3)
Introduzione al corso di TA
Caratterizzazione temporale della domanda di mobilità
Periodo di riferimento: l’ampiezza necessaria per analizzare esimulare la domanda dipende, ancora una volta, dallo scopodell’analisi. Ad esempio:– nella progettazione di un una intersezione semaforizzata: ora di
punta o sue frazioni– nella valutazione economica e finanziaria di un intervento sul
sistema di trasporto: vita tecnica dell’intervento.
Ipotesi di base: la domanda di trasporto è costante per periodi ditempo sufficientemente ampi da consentire al sistema diraggiungere un regime stazionario, durante il quale le caratteristicherilevanti, quali i flussi di traffico, e le condizioni di funzionamentodel sistema di offerta siano costanti, almeno in valore medio, edindipendenti dal particolare istante in cui vengono misurati.
82
Introduzione al corso di TA
Caratterizzazione temporale della domanda di mobilità
83
050
100150200250300350400
6.00
7.00
8.00
9.00
10.0
011
. 00
12. 0
013
.00
14.0
015
.00
16.0
017
.00
18. 0
019
.00
20.0
021
.00
22.0
023
.00
24. 0
0
FASCIA ORARIA
FLUS
SO T
OTA
LE D
I SPO
STAM
ENTI
NE
L C
AMPI
ONE
(sp
ost/h
)
Introduzione al corso di TA
Esempi di caratterizzazione temporale della domanda
La dinamica temporale della domanda può essere studiata su tre orizzonti temporali:
a) variazioni di lungo periodo o trend: sono le variazioni dilivello globale e/o di struttura che si evidenziano totalizzandola domanda su un numero consistente di periodi di riferimento.
84
TRAFFICO MERCI
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
1970
1972
1974
1976
1978
1980
1982
1984
1986
ANNO
tonn
km
STRA DE CONDOTTE
NA V IGA ZIONE INTERNA FERROV IE
TRAFFICO PASSEGGERI
100
110
120
130
140
150
160
170
180
1970
1972
1974
1976
1978
1980
1982
1984
1986
ANNO
paxk
m
A UTO PRIV A TA A UTOBUS FERROV IA
Introduzione al corso di TA
Esempi di caratterizzazione temporale della domanda
b) variazioni intraperiodali; sono variazioni della domanda che si ripetono ciclicamente su un certo numero di intervalli di riferimento (periodo del ciclo) (dinamica intraperiodale).
85
SPOSTAMENTI DI ANDATA
0%
2%
4%
6%
8%
10%
12%
6.00
7.0 0
8.0 0
9 .0 0
1 0.0
0
1 1.0
0
1 2. 0
0
13. 0
0
1 4.0
0
1 5.0
0
1 6. 0
0
17. 0
0
1 8.0
0
1 9.0
0
2 0.0
0
2 1. 0
0
22. 0
0
2 3.0
0
2 4.0
0
FASCIA ORARIA
PER
CEN
TUAL
E SU
L TO
TALE
DEG
LI
SPO
STAM
ENTI
GIO
RN
ALIE
RI P
ER
MO
TIVO
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
FLUS
SO T
OTA
LE D
I SP
OST
AMEN
TI
NEL
CAM
PIO
NE (
spos
t/h)
C-L C-S C-AM TOTALE
SPOSTAMENTI DI RITORNO
0%
1%
2%
3%
4%
5%
6%
7%
8%
9%
10%
6.00
7.0 0
8.0 0
9 .0 0
1 0.0
0
1 1.0
0
1 2. 0
0
1 3. 0
0
1 4.0
0
1 5.0
0
1 6. 0
0
1 7.0
0
1 8.0
0
1 9. 0
0
2 0.0
0
2 1.0
0
22. 0
0
2 3.0
0
2 4.0
0
FASCIA ORARIA
PER
CEN
TUAL
E SU
L TO
TALE
DEG
LI
SPO
STAM
ENTI
GIO
RN
ALIE
RI P
ER
MO
TIVO
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
FLU
SSO
TO
TALE
DI S
POST
AMEN
TI
NEL
CAM
PIO
NE
(spo
st/h
)
L-C S-C AM-C TOTALE
c) variazione interperiodali; sono le variazioni della domandafra intervalli di riferimento di identiche caratteristiche(dinamica interperiodale).
Introduzione al corso di TA
Altri elementi di caratterizzazione della domanda di mobilità
• modo di trasportoAuto; Bus; Metropolitana; Treno; Piedi; …
• motivo dello spostamentoCasa-Lavoro; Casa-Studio; Svago; …
• caratteristiche degli utentiPossesso patente; n. di auto in famiglia; orario desiderato dipartenza e/o arrivo; ...
86