72858 - PIANIFICAZIONE DEI TRASPORTI M

Scheda insegnamento

SDGs

L'insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.

Energia pulita e accessibile Industria, innovazione e infrastrutture Città e comunità sostenibili Agire per il clima

Anno Accademico 2018/2019

Conoscenze e abilità da conseguire

Con il conseguimento dei crediti formativi, lo studente possiede i principali strumenti teorici e metodologici per la simulazione a la pianificazione dei sistemi di trasporto, al fine di valutare l’efficacia di interventi sulla rete delle infrastrutture e dei servizi. Gli argomenti del corso, a partire da una base teorica, vengono sviluppati con un taglio applicativo mediante l’analisi degli elementi rilevanti di un sistema di trasporto e delle possibili interazioni, la definizione di modelli di simulazione e l’applicazione a casi pratici. Con maggiore dettaglio, rappresentazione dell’offerta di trasporto (infrastrutture e servizi); analisi e metodi di calcolo della domanda di trasporto; assegnazione della domanda alle reti di trasporto individuali (urbane ed extraurbane); assegnazione della domanda alle reti di trasporto collettivo; modelli di performance dei sistemi di trasporto e di valutazione della sostenibilità economica ed ambientale dei sistemi di trasporto.

Programma/Contenuti

Prerequisiti/Propedeuticità consigliate

L’allievo che accede a questo insegnamento conosce gli elementi di base dell'Ingegneria dei Sistemi di Trasporto. Tali conoscenze sono acquisite, di norma, superando l’esame di Tecnica ed Economia dei Trasporti T.
Tutte le lezioni saranno tenute in lingua italiana. È quindi necessaria la comprensione della lingua italiana per seguire con profitto il corso e per poter utilizzare il materiale didattico fornito.

Generalità

Approccio quantitativo sistemico alla pianificazione dei trasporti: individuazione degli obiettivi e dei vincoli; analisi dello stato attuale; implementazione di un modello matematico di simulazione del sistema dei trasporti;individuazione delle criticità; proposta di progetti alternativi; simulazione degli effetti degli scenari; confronto e scelta dell'alternativa; monitoraggio degli effetti prodotti.

Fasi per la definizione di un modello matematico di simulazione del sistema dei trasporti: delimitazione area di studio; zonizzazione; estrazione del grafo; analisi della domanda di trasporto.

Struttura dei modelli di simulazione dei sistemi di trasporto: modelli della domanda; modelli dell'offerta; modelli di interazione domanda-offerta (modelli di assegnazione). Dati di input e di output.

La domanda di trasporto: dinamiche. Ipotesi fondamentali per lo studio di un sistema di trasporto: stazionarietà intraperiodale ed interperiodale.

Il problema della congestione: definizione di rete congestionata. Grado di saturazione.

Modelli di offerta

Le funzioni di costo separabili e non separabili: lo jacobiano del vettore dei costi sugli archi. Il tempo di viaggio: tempo di running e tempo di waiting. Costo generalizzato di trasporto: valore monetario del tempo e costo marginale di un arco. Funzioni di costo e vincoli di capacità fisica per archi che rappresentano: tronchi autostradali; strade extraurbano ad unica carreggiata ed unica corsia per senso di marcia; strade urbane. Analisi di sensibilità.

I vincoli di capacità ambientale.

L'inquinamento atmosferico prodotto da traffico stradale. Il processo di emissione e di dispersione degli inquinanti. I modelli per la simulazione dell'inquinamento atmosferico da traffico stradale: i modelli di emissione e di dispersione. La capacità ambientale nelle reti di trasporto stradale. Metodo di calcolo della capacità ambientale per una strada a due corsie e doppio senso di circolazione: analisi di sensitività.

Modelli di simulazione della domanda di trasporto

Richiami dei modelli di utilità casuale. Limiti del modello logit. Il modello nested logit: ipotesi di base e calcolo della probabilità di scelta di una alternativa. Applicazioni, esempi numerici e confronto tra i risultati ottenibili con un modello logit e con un modello nested logit. Fattorializzazione dei modelli di domanda: scelta della destinazione e del modo di trasporto.

L'interazione domanda-offerta nelle reti di trasporto individuale.

I modelli di scelta del percorso per reti di trasporto individuale. L'insieme di scelta: approccio esaustivo ed approccio selettivo. Criteri di classificazione dei modelli di assegnazione. Il problema dell'equilibrio di una rete di trasporto stradale. Principi di Wardrop: equilibrio dell'utente e ottimo di sistema. Assegnazione di equilibrio deterministico con domanda rigida. La disequazione variazionale. Insieme di ammissibilità per i flussi sugli itinerari e per i flussi sugli archi. Il costo integrale ed il costo totale di una rete di trasporto e relativa rappresentazione grafica. L'equilibrio deterministico nel caso di funzioni di costo di tipo separabile. Condizioni di esistenza e di unicità dell'equilibrio deterministico. L'algoritmo di Frank e Wolfe per il calcolo del vettore dei flussi sugli archi. Calcolo del vettore dei flussi sugli itinerari nel caso di reti congestionate. L'algoritmo di diagonalizzazione. Esempi ed applicazioni: soluzione grafica di un problema di assegnazione della domanda ad una rete congestionata. Il metodo di assegnazione incrementale. Ottimo di Sistema (SO). Calcolo dell'ottimo di sistema. Differenze tra ottimo di sistema ed equilibrio della rete. Il paradosso di Braess.

Validazione di un modello di simulazione di un sistema di trasporto stradale individuale

Confronto fra flussi misurati (conteggi di traffico) e flussi simulati. Calcolo degli indicatori di validazione (MSE, RMSE, coefficiente di determinazione della retta di regressione, statistica GEH).

Indicatori prestazionali di una rete di trasporto

Indicatori di rete (costo totale, grado di congestione (Congestion Level), percorrenza totale, tempo complessivo, velocità media di percorrenza, emissioni totali, tempo di viaggio complessivo,....).

L'aggiornamento della domanda di trasporto attraverso i conteggi di traffico

Il metodo dei minimi quadrati generalizzati per l'aggiornamento della matrice OD mediante conteggi di traffico. La matrice di assegnazione. Il calcolo della matrice di assegnazione nel caso di:

- rete non congestionata: caso di assegnazione Tutto o Niente e caso di assegnazione Probit;

- rete congestionata (assegnazione di equilibrio deterministico con funzioni di costo separabili).

 

Mobilità ciclistica.

Metodi di monitoraggio dei flussi di ciclisti su una rete urbana. Relazioni tra uso della bici e offerta infrastrutturale. Relazioni tra uso della bici e incidentalità (safety in number). Fattori condizionanti la scelta del percorso dei ciclisti. L'uso dei dati GPS per la ricostruzione dei percorsi scelti dai ciclisti.

 

Metodi di scelta fra progetti alternativi.

Le criticità dell'ABC. L'analisi Multicriteria: richiami sui metodi compensativi: il metodo Electre I. I metodi non compensativi: l'AHP. Esempi pratici di analisi multicriteria.

 

Cenni di Trasporto merci

Intermodalità merci. Trasporto combinato. Generalità sul sistema di trasporto marittimo e fluviale. Autostrade del mare. Transhipment. Il trasporto aereo delle merci.

 

ESERCITAZIONI

Redazione, durante le ore di esercitazione, di un progetto relativo alla simulazione e gestione della circolazione di una porzione di rete urbana. Per la redazione del progetto gli studenti sono riuniti in gruppi: ciascun gruppo deve preparare un elaborato che è sottoposto alle revisioni di un tutor. La guida metodologica per la redazione del progetto è costituita da lezioni tenute in aula e dalle verifiche delle soluzioni progettuali proposte.

Testi/Bibliografia

P. Ferrari, Fondamenti di pianificazione dei Trasporti, Pitagora Editrice, 2001.

E. Cascetta, Modelli per i sistemi di trasporto Teoria ed applicazioni, ed. UTET, 2006.

A. Pratelli, Ingegneria dei sistemi di trasporto Esercizi ed esempi, Pitagora Editrice, 2007.

M. Lupi, Dispense del corso “Tecnica ed Economia dei Trasporti”, 2002

P. Volta, F. Rupi, "Trasporto merci: da Babele a sistema. Il valore della programmazione nella movimentazione delle merci", Gruppo24ore, 2011

S. Maffii, R. Parolin, R. Scatamacchia, "Guida alla valutazione economica di progetti di investimento nel settore dei trasporti", FrancoAngeli, 2011

Metodi didattici

Il corso è strutturato in lezioni frontali ed esercitazioni in aula. Le attività formative proposte rispondono agli obiettivi di apprendimento.

Modalità di verifica dell'apprendimento

La verifica dell’apprendimento avviene attraverso un esame finale che accerta l’acquisizione delle conoscenze e delle abilità attese tramite lo svolgimento di una prova orale.
La prova orale prevede la discussione del progetto ed alcune domande sulla parte teorica/applicativa del corso.
Il superamento dell’esame sarà garantito agli studenti che dimostreranno padronanza e capacità operativa in relazione ai concetti chiave illustrati nell’insegnamento. Un punteggio più elevato sarà attribuito agli studenti che dimostreranno di aver compreso ed essere capaci di utilizzare tutti i contenuti dell’insegnamento illustrandoli con appropriata capacità di linguaggio, risolvendo problemi anche complessi, mostrando buona capacità operativa. Il mancato superamento dell’esame potrà essere dovuto all’insufficiente conoscenza dei concetti chiave, alla mancata padronanza del linguaggio tecnico.

Strumenti a supporto della didattica

Viene fornito materiale didattico aggiornato reperibile presso AMS Campus - Alma DL- Università di Bologna. Viene inoltre fornito il software per lo svolgimento del progetto di esercitazione.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Federico Rupi