Fondamenti di Trasporti Sostenibili

Il corso di Fondamenti di Trasporti Sostenibili mira a fornire le conoscenze e le competenze necessarie per affrontare i problemi tipici dell’ingegneria dei trasporti e applicare i principi di gestione sostenibile dei sistemi di trasporto, con approccio basato sulla razionalizzazione e ottimizzazione delle risorse.

Il Corso intende fornire agli studenti e alle studentesse la capacità di calcolare le grandezze fondamentali di un sistema di trasporto e di valutare criticamente interventi di progettazione e di gestione orientati alla sostenibilità ambientale, sociale ed economica.

Le conoscenze e le competenze acquisite si pongono in linea con gli obiettivi dell’Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile delle Nazioni Unite. , il corso contribuisce a:

• Goal 7 Energia pulita e accessibile, Target 7.2/7.3: aumentare la quota di energia rinnovabile nel mix energetico globale e migliorare l'efficienza energetica
• Goal 9 Imprese, innovazione e infrastrutture, Target 9.1: sviluppare infrastrutture di qualità, affidabili, sostenibili e resilienti, con particolare attenzione alla possibilità di accesso equo per tutti
• Goal 11 Città e comunità sostenibili, Target 11.2: fornire l'accesso a sistemi di trasporto sicuri, sostenibili e convenienti per tutti; Target 11.6: ridurre l'impatto ambientale pro-capite negativo delle città, con particolare attenzione alla qualità dell'aria
• Goal 13 Lotta contro il cambiamento climatico, Target 13.2: integrare le misure di contrasto al cambiamento climatico nelle politiche, strategie e piani

Conoscenze di base di analisi matematica (funzioni, derivate) e fisica (cinematica, dinamica del corpo rigido). Altre conoscenze utili: nozioni elementari di statistica ed economia.

Lo studente è tenuto a frequentare almeno il 70% delle lezioni del corso, come da regolamento didattico del Corso di Studi.

Modulo 1: Fondamenti di ingegneria dei trasporti

I sistemi di trasporto e la sostenibilità: Componenti del sistema (domanda, offerta, interazione domanda-offerta); esternalità dei trasporti; dimensioni ambientale, sociale ed economica della sostenibilità; riferimento agli SDG delle Nazioni Unite.

Modi di trasporto: Classificazione e confronto prestazionale ed energetico-ambientale dei diversi modi; intermodalità; ruolo di porti e aeroporti nella rete di trasporto.

Meccanica della locomozione: Condizioni di moto, aderenza, resistenze ordinarie e accidentali, equazione generale del moto; esercizi applicativi su veicoli stradali.

Domanda e offerta di trasporto: Rappresentazione della domanda tramite matrice Origine-Destinazione; cenni ai modelli di stima; teoria dei grafi, costo generalizzato, funzioni di costo, concetto di capacità; interazione domanda-offerta; modelli di network loading e user equilibrium; cenni agli algoritmi di assegnazione del traffico.

Teoria del deflusso: Relazione fondamentale del deflusso stradale, modello di Greenshields, esercizi applicativi.

Modulo 2: Ricerca operativa applicata ai problemi di trasporto

Strumenti per la gestione ottimale delle risorse: Formulazione di problemi di Programmazione Lineare (allocazione di risorse, gestione delle scorte, pianificazione di attività); soluzione con Excel Solver; cenni alla Programmazione Lineare Intera; teoria delle code: grandezze e sistema di coda M/M/1; modelli di simulazione continua e a eventi discreti; il Vehicle Routing Problem.

Programmazione Lineare applicata a trasporti e logistica: I problemi di trasporto, di assegnazione e di trasbordo; applicazioni al trasporto aereo, marittimo, intermodale.

Modulo 3: Gestione sostenibile della mobilità e della logistica

Rendicontazione delle emissioni nei trasporti: Standard e quadro normativo per il calcolo delle emissioni lungo la catena di trasporto; casi applicativi.

Logistica distributiva sostenibile: City logistics; impatto dell'e-commerce sulla distribuzione urbana; soluzioni di consolidamento degli ordini (micro-hub, parcel locker); valutazione in chiave di sostenibilità.

Trasporto privato e mobilità urbana sostenibile: Mobility management; traffic calming; road pricing; regolazioni di accesso urbano; casi applicativi.

Sistemi di trasporto collettivo: Elementi di base di un sistema di trasporto collettivo; grandezze di esercizio, calcolo di frequenza e dimensionamento della flotta; affidabilità del servizio e strategie di controllo e regolazione; cenni a costi e ricavi; paradosso di Downs-Thomson; indicatori di qualità e monitoraggio del servizio; casi studio.

Smart mobility: Innovazioni della mobilità: Intelligent Transport Systems, mobilità elettrica, Vehicle-to-Grid, nuovi carburanti; mobilità condivisa (bike/car-sharing, ride-sharing, car-pooling), Mobility-as-a-Service, trasporto a domanda.

[1]   Slides e dispense del corso fornite dal docente

[2]   Stefano Ricci, Tecnica ed Economia dei Trasporti, Hoepli

[3]   J. Ortuzar e L. Willumsen, Pianificazione dei sistemi di trasporto, Hoepli

[4]   F. S. Hillier e G. J. Lieberman, Ricerca Operativa, McGraw-Hill

[5]   Avishai Ceder, Public transit planning and operation: Modeling, practice and behavior, CRC press.

[6]   E. Marcucci, V. Gatta, M. Le Pira (Eds.), Handbook on city logistics and urban freight. Edward Elgar Publishing, 2023.

[7]   Linee guida per la redazione e l’implementazione dei Piani Spostamento Casa-Lavoro (PSCL) - Decreto Direttoriale interministeriale MiTE-MiMS n. 209 del 4 agosto 2021.

[8]   Smart Freight Centre, GLEC Framework for Logistics Emissions Accounting and Reporting, v3.2, 2025.

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, di ottimizzazione delle risorse in problemi tipici dei trasporti e della logistica, 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.

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere. 

Informazioni per studenti con disabilità e/o DSA:

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

Confronto prestazionale ed energetico-ambientale dei modi di trasporto

Resistenze al moto ed equazione generale del moto

Esercizio di calcolo su pendenza massima o accelerazione massima

Definizione, misura e rappresentazione della domanda di mobilità

Modello logit

Matrice di adiacenza e di incidenza archi-percorsi

Costo di un arco e funzioni di costo di un arco

Relazione fondamentale del traffico stradale

Modello di Greenshields

Livello di servizio di una strada

Formulazione di un problema di Programmazione Lineare: variabili, vincoli, funzione obiettivo

Soluzione grafica di un problema di PL

Grandezze tipiche della teoria delle code e sistema di coda M/M/1

Formulazione del Vehicle Routing Problem e sue varianti

Il problema del trasporto: formulazione e vincoli di offerta/domanda

Il problema di assegnamento: esempi applicativi

Il problema di trasbordo e la sua applicazione all'intermodalità

Applicazione della teoria delle code al dimensionamento di un servizio

Calcolo delle emissioni lungo la catena di trasporto

Mobility management e strumenti di gestione della domanda di mobilità

Grandezze di esercizio di una linea: calcolo di frequenza e dimensionamento della flotta

Diagramma di carico di una linea

Affidabilità del servizio e strategie di controllo e regolazione

Il paradosso di Downs-Thomson

Nuovi carburanti e vettori energetici per la mobilità sostenibile

Forme di sharing mobility