FONDAMENTI DI TRASPORTI

Anno accademico 2020/2021 - 3° anno
Docente: Giuseppe INTURRI
Crediti: 6
SSD: ICAR/05 - TRASPORTI
Organizzazione didattica: 150 ore d'impegno totale, 92 di studio individuale, 28 di lezione frontale, 30 di esercitazione
Semestre:

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

  1. Dispense del corso fornite dal docente, disponibili su http://studium.unict.it/dokeos/2016/main/document/document.php?cidReq=1001002C1
  2. Marino de Luca, Manuale di Pianificazione dei trasporti, Franco Angeli
  3. Vukan Vuchic, Urban Transit Systema and Technology, Wiley
  4. Juan Ortuzar e Luis Willumsen, Pianificazione dei sistemi di trasporto, Hoepli
  5. Stefano Ricci, Tecnica ed Economia dei Trasporti, Hoepli


Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
1INGEGNERIA DEI TRASPORTI Dispense del corso 
2TRASPORTI E MODI DI TRASPORTODispense del corso; Ricci, pp1-20 
3DOMANDA DI TRASPORTODispense del corso; de Luca, pp131-148 
4OFFERTA DI TRASPORTODispense del corso; de Luca, pp159-174 
5INTERAZIONE DOMANDA E OFFERTADispense del corso; de Luca, pp182-199; Approfondimenti su studium_unict /Reti di trasporto 
6EQUILIBRIO DELLE RETIDispense del corso; Ortuzar e Willumsen, pp331-340 
7MECCANICA DELLA LOCOMOZIONEDispense del corso; Ricci, pp23-60 
8SISTEMI DI TRASPORTO COLLETTIVODispense del corso; Vuchic, pp45-90; Approfondimenti su studium_unict/Sistemi di trasporto collettivo 
9SEMINARI SU SIMULAZIONE SISTEMI DI TRASPORTODispense del corso 
10MOBILITA' SOSTENIBILEDispense 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