FONDAMENTI DI INGEGNERIA DEI TRASPORTI SOSTENIBILI

Fornire le conoscenze e competenze necessarie per affrontare i problemi tipici dell’Ingegneria  dei Sistemi di Trasporto con una partcolare attenzione agli aspetti della sostenibilità sociale, economica e ambientale.

Fornire la capacità di applicare le conoscenze e gli strumenti modellistici appresi nella prospettiva della pianificazione  di un sistema di trasporto.

1 INGEGNERIA DEI TRASPORTI - 1.1 Introduzione. 1.2 Il processo di Pianificazione dei Trasporti. 1.2.1 Pianificare per la mobilità, pianificare per l’accessibilità. 1.2.2 La mobilità sostenibile. 1.3 I paradossi nei trasporti. 1.3.1 Il paradosso di Braess. 1.3.2 Il paradosso di Down-Thomson. 1.3.3 Il dogma della velocità.

2 TRASPORTI E MODI DI TRASPORTO - 2.1 Trasporti su via d’acqua, su strada, su ferrovia, aerei. 2.2 Trasporto intermodale. 2.3 Mobilità pedonale e ciclistica.

3 DOMANDA DI TRASPORTO - 3.1 Zonizzazione. 3.2 Matrice O-D. 3.3 Stima con indagini dirette e con modelli matematici, descrittivi e comportamentali. 3.4 Modelli di scelta discreta. 3.5 Modello a quattro stadi. 3.6 Esercizi per la stima della domanda.

4 OFFERTA DI TRASPORTO - 4.1 Cenni di teoria dei grafi. 4.2 Reti di trasporto privato e collettivo. 4.3 Funzioni di costo. 4.4 Algoritmo di Dijkstra.

5 TEORIA DEL DEFLUSSO - 5.1 La capacità di una strada. 5.2 Modello di Greenshields. 5.3 Livello di servizio di una strada.

6 INTERAZIONE DOMANDA E OFFERTA - 6.1 Modelli di assegnazione. 6.2 Calcolo dei flussi di percorso. 6.3 Modelli di carico della rete e modelli di equilibrio dell’utente.

7 EQUILIBRIO DELLE RETI - 7.1 User Equilibrium: esempi e risoluzione grafica. 7.2 Principi di Wardrop. 7.3 Trasformazione di Beckmann. 7.4 Reti User-Optimized e System-Optimized. 7.5 Tariffa ottima. 7.6 Algoritmi di assegnazione.

8 MECCANICA DELLA LOCOMOZIONE - 8.1 Aderenza. 8.2 Resistenze al moto. 8.3 Motori termici e motori elettrici. 8.4 Prestazioni meccaniche dei veicoli stradali e ferroviari. 8.5 Motore ideale ed elasticità del motore. 8.6 Consumi. 8.7 Esercitazioni.

9 SISTEMI DI TRASPORTO COLLETTIVO - 9.1Classificazione dei SdTC. 9.2 Criteri di progettazione dei SdTC.

10 SEMINARI - 10.1 Strumenti di micro e macro simulazione delle reti di trasporto. 10.2 Simulazione dei sistemi complessi.

1. Dispense del corso fornite dal docente, disponibili su http://studium.unict.it/

2. Marino de Luca, Manuale di Pianificazione dei trasporti, Franco Angeli

3. Vukan Vuchic, Urban Transit Systems and Technology, Wiley

4. Juan Ortuzar e Luis Willumsen, Pianificazione dei sistemi di trasporto, Hoepli

5. Stefano Ricci, Tecnica ed Economia dei Trasporti, Hoepli

L’esame si svolge mediante un'unica prova basata su un colloquio orale per la verifica della conoscenza teorica e pratica degli argomenti svolti durante il corso. In particolare è necessario dare prova della capacità di risoluzione di semplici problemi di calcolo dei flussi di una rete di trasporto, di meccanica della locomozione e di progetto delle caratteristiche fondamentali di una linea di trasporto collettivo.

La valutazione dell'esame è basata sui seguenti criteri: livello di conoscenza degli argomenti richiesti, capacità espressiva e proprietà di linguaggio, capacità di applicare le conoscenze a semplici casi studio, capacità di collegamento dei diversi temi del programma di insegnamento.

Informazioni per studenti con disabilità e/o DSA: a garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. E' possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP (Centro per l’integrazione Attivae Partecipata - Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del Dipartimento.

Paradossi nei trasporti: Braess - Downs-Thomson

Analisi della domanda: Definizione e unità di misura di domanda di mobilità - Le 5 fasi dello studio sulla mobilità di un’area - Area di studio e area di piano - Zonizzazione dell’area di studio - Rappresentazione della domanda di trasporto - Matrice OD - Stima della domanda con indagini dirette - Stima della domanda con modelli matematici - Stima della matrice OD con un modello gravitazionale - Modelli statistico descrittivi e modelli comportamentali - Teoria dell’utilità aleatoria - Modello logit - Modelli di domanda di trasporto a 4 stadi - Modello di emissione - Modelli di distribuzione - Modello di scelta modale - Modello di scelta del percorso

Analisi dell’offerta: Definizione di modello di offerta - Teoria dei grafi, meccanica della locomozione, ingegneria del traffico - Definizione di grafo - Matrice di adiacenza, di incidenza nodo-archi, di incidenza archi-percorsi - Definizione di percorso e di circuito - Grafo connesso e grafo completo - Albero di radice i - Differenza grafo e rete - Indice di connettività di una rete - Nodi reali e nodi fittizi, archi reali e archi fittizi - Grafo di una rete di TC - Costo generalizzato di trasporto - Costo di un arco e funzioni di costo di un arco - Archi congestionati e non congestionati - Funzioni di costo del trasporto stradale - Funzioni di costo del trasporto collettivo

Teoria del deflusso: Relazione fondamentale del traffico stradale - Modello di Greenshields - Portata massima teorica - Livello di servizio di una strada

Modelli di assegnazione: Modello network loading (diagramma a blocchi) - Modello user equilibrium (diagramma a blocchi) - Classificazione modelli di assegnazione

Equilibrio reti e algoritmi di assegnazione: Definizione di user equilibrium - Principi di Wardrop - Formulazione di Beckmann - Esempi di soluzione analitica e grafica del problema di equilibrio con la formulazione di Beckmann - Rete utente ottimizzata e sistema ottimizzata (esempi) - Calcolo della tariffa ottima - Algoritmi per la soluzione dei problemi di equilibrio (AoN - AoN con smorzamento - Assegnazione incrementale - MSA) - Algoritmo di Dijkstra

 Meccanica della locomozione: Condizione meccaniche per il moto - Aderenza stradale e ferroviaria - resistenze al moto - equazione generale del moto - resistenze ordinarie e accidentali - resistenze e potenza (alle ruote e del motore) - resistenze ordinarie (rotolamento - aerodinamica - resistenze accidentali (livelletta (pendenza max) - inerzia (accelerazione max) - in curva)) - formule globali veicoli ferroviari - formule globali veicoli stradali - esercizi (resistenze al moto autovettura (con vento contrario) - pendenza max autovettura nota velocità, potenza e coeff aderenza (verifica non superamento aderenza) - carico max autocarro noto peso a vuoto, pendenza, velocità e potenza assorbita - accelerazione max autovettura - peso aderente minimo nota variazione velocità e pendenza - potenza treno noti L,Q,V,i, Rc - velocità max treno noti L, Q, i, N - spazio di frenatura treno, noti L, Q, fad, ka, V - peso aderente locomotiva per trainare Q, noti con Rc e i) - curve caratteristiche del motore - N=f(C,n) - Numero di giri con coppia max - Motore ideale - Curve caratteristiche del veicolo - Stabilità del motore - Elasticità del motore - Trasmissione meccanica - Consumi - Esercizi (Velocità a regime e verifica di aderenza, noti, P, fad, Pa, N, rend.mecc., i - Consumo energia treno noti, L, Q. dist, delta_t, delta_h, Rc, rend.mecc., rend.pantog., rend.mot.)

Sistemi di trasporto collettivo: elementi di base di un SdTC - Tipo di sede - Tecnologia (supporto, guida, propulsione, controllo) - Livello di diffusione - Le 5 Fasi della pianificazione di un sdtc

Definizioni di linea, percorso, rete, lungh linea, lung rete - Definizione UdT, frequenza esercizio, flotta, dimensione flotta, intertempo - Definizione capacità veicolo, capacità linea, capacità utilizzata, fattore di carico, lavoro di trasporto prodotto, lavoro di trasporto utilizzato, fattore di utilizzazione del lavoro - Calcolo frequenza e intertempo servizio - Calcolo dimensione flotta - Calcolo frequenza con metodo diagramma di carico - Calcolo frequenza con metodo frequenza ottima - Minimizzazione tempo di percorrenza di una linea (v=f(s_c,a_m)) - Distanza minima tra le fermate per avere v_max - Distanza ottima tra le fermate - Relazione tra frequenza e forma della rete - Forma rete e caratteristiche della città - Criteri di progettazione della rete - Relazione densità urbana e uso tpl.