FONDAMENTI DI TRASPORTI
Anno accademico 2020/2021 - 3° annoCrediti: 6
SSD: ICAR/05 - TRASPORTI
Organizzazione didattica: 150 ore d'impegno totale, 92 di studio individuale, 28 di lezione frontale, 30 di esercitazione
Semestre: 1°
Obiettivi formativi
Lo scopo del corso è fornire le conoscenze e le competenze necessarie per affrontare i problemi tipici dell’Ingegneria dei Trasporti con un approccio di tipo sistemico.
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
L'insegnamento si svolge mediante un ciclo di lezioni forntali, esercitazioni in aula e seminari di approfondimento E' possibile una visita guidata del cantiere della metropolitana di Catania, sulla base della disponbilità dell'impresa che esegue i lavori.
Prerequisiti richiesti
Conoscenze di base di Analisi Matematica e Fisica
Frequenza lezioni
Lo studente è tenuto a frequentare almeno il 70% delle lezioni del corso, Regolamento Didattico del CLM in Ingegneria Civile e Ambientale, l’iscrizione al corso è obbligatoria sul sito studium.unict.it.
Contenuti del corso
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 9.1 Classificazione 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
Testi di riferimento
- Dispense del corso fornite dal docente, disponibili su http://studium.unict.it/dokeos/2016/main/document/document.php?cidReq=1001002C1
- Marino de Luca, Manuale di Pianificazione dei trasporti, Franco Angeli
- Vukan Vuchic, Urban Transit Systema and Technology, Wiley
- Juan Ortuzar e Luis Willumsen, Pianificazione dei sistemi di trasporto, Hoepli
- Stefano Ricci, Tecnica ed Economia dei Trasporti, Hoepli
Programmazione del corso
Argomenti | Riferimenti testi | |
---|---|---|
1 | INGEGNERIA DEI TRASPORTI | Dispense del corso |
2 | TRASPORTI E MODI DI TRASPORTO | Dispense del corso; Ricci, pp1-20 |
3 | DOMANDA DI TRASPORTO | Dispense del corso; de Luca, pp131-148 |
4 | OFFERTA DI TRASPORTO | Dispense del corso; de Luca, pp159-174 |
5 | INTERAZIONE DOMANDA E OFFERTA | Dispense del corso; de Luca, pp182-199; Approfondimenti su studium_unict /Reti di trasporto |
6 | EQUILIBRIO DELLE RETI | Dispense del corso; Ortuzar e Willumsen, pp331-340 |
7 | MECCANICA DELLA LOCOMOZIONE | Dispense del corso; Ricci, pp23-60 |
8 | SISTEMI DI TRASPORTO COLLETTIVO | Dispense del corso; Vuchic, pp45-90; Approfondimenti su studium_unict/Sistemi di trasporto collettivo |
9 | SEMINARI SU SIMULAZIONE SISTEMI DI TRASPORTO | Dispense del corso |
10 | MOBILITA' SOSTENIBILE | Dispense del corso; Approfondimenti su studium_unict/Mobilità sostenibile |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
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.
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
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 (per 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