72858 - PIANIFICAZIONE DEI TRASPORTI M

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.

Contenuti

Generalità

Approccio quantitativo sistemico alla pianificazione dei trasporti: individuazione degli obiettivi e dei vincoli; analisi dello stato attuale (individuazione delle criticità); implementazione di un modello matematico di simulazione del sistema dei trasporti; 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.

Flusso di arco e flusso di percorso: la matrice di incidenza archi-itinerari.

 

 

Zonizzazione ed estrazione della rete

Criteri di zonizzazione. Estrazione del grafo: classificazione gerarchica funzionale delle strade. Livello di dettaglio del grafo.

Metodi di rappresentazione di una intersezione semaforizzata.

Il costo generalizzato di trasporto: costi sugli archi e costi sugli itinerari.

Le funzioni di costo separabili e non separabili: lo jacobiano del vettore dei costi. Il tempo di viaggio: tempo di running e tempo di waiting. Funzioni di costo e vincoli di capacità fisica per archi di tipo autostradale; archi di tipo extraurbano (strade ad unica carreggiata ed unica corsia per senso di marcia); archi di tipo urbano. Il calcolo della capacità fisica di una intersezione isolata. Gruppo di corsie e flusso di saturazione. Funzione di Webster per il calcolo di una intersezione semaforizzata.

Analisi di sensibilità.

 

 

I vincoli di capacità ambientale.

L'inquinamento atmosferico prodotto da traffico stradale. Il processo di emissione e di dispersione degli agenti inquinanti. I modelli per la simulazione dell'inquinamento atmosferico da traffico stradale: i modelli di emissione ed i modelli di dispersione. I vincoli di capacità ambientale nelle reti di trasporto. 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 con 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: approccio esaustivo ed approccio selettivo.

Richiami sui modelli di assegnazione a reti non congestionate (Tutto o Niente, Logit, Probit).

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.

Esempi ed applicazioni: soluzione grafica di un problema di assegnazione della domanda ad una rete congestionata.

Ottimo di Sistema (SO). Calcolo dell'ottimo di sistema: il costo marginale di un arco.

Differenze tra ottimo di sistema ed equilibrio della rete.

Il paradosso di Braess.

Modelli di equilibrio stocastico (SUE). Algoritmi per il calcolo dei flussi in condizioni di equilibrio stocastico. Confronto fra SUE e DUE.

 

 

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 MSE, RMSE e del coefficiente di determinazione della retta di regressione.

 

 

Indicatori prestazionali di una rete di trasporto

Costo totale, grado di congestione (Congestion Level). Percorrenza totale. Tempo complessivo.

 

 

Stima diretta della domanda di trasporto

Cenni sulle tecniche di indagine di tipo RP e SP. La stima campionaria della domanda di trasporto. Indagini a domicilio; al cordone; a bordo; a destinazione.

 

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

La matrice di assegnazione. Il calcolo della matrice di assegnazione nel caso di rete non congestionata: il caso del modello Tutto o Niente; il caso del modello Probit; il caso di equilibrio deterministico con funzioni di costo separabili.

 

 

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.

 

 

Trasporti aerei, marittimi e intermodali

Consumi energetici ed impatti ambientali dei trasporti. Politica europea dei trasporti. Intermodalità merci. Trasporto combinato. Generalità sul sistema di trasporto marittimo e fluviale. Autostrade del mare. Transhipment. Generalità sul sistema di trasporto aereo. Le reti hub and spoke nel trasporto aereo. Servizi aerei low cost. Il trasporto aereo delle merci.

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

Metodi didattici

Il corso è strutturato in lezioni frontali ed esercitazioni in aula.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Esame orale

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Federico Rupi