classificazione e tipologia dei sistemi di … · m. lupi, "tecnica ed economia dei...
TRANSCRIPT
1
CORSO DI TECNICA ED ECONOMIA DEI
TRASPORTI
Anno Accademico: 2015/16
Scuola di Ingegneria - Università di Pisa
Docente: Marino Lupi
CLASSIFICAZIONE E TIPOLOGIA DEI
SISTEMI DI TRASPORTO COLLETTIVO
URBANO
PARTE A
M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A.2015/16 2
Classificazione dei sistemi di trasporto collettivo in base a
differenti punti di vista
Supporto:contatto verticale fra veicolo e superficie a cui è
trasferito il peso del veicolo.
• Ruota in gomma su pavimentazione stradale.
• Ruota in acciaio su rotaia in acciaio.
Guida: si riferisce al modo in cui è determinata la traiettoria del
veicolo ed è assicurata la stabilità laterale del veicolo (in particolare
in curva).• Libera: la traiettoria è scelta dal guidatore, la stabilità laterale è
assicurata dall’aderenza trasversale.
• Vincolata: la traiettoria e la stabilità laterale sono assicurate dalla
interazione bordino della ruota – rotaia.
Veicoli “convenzionali”:
M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A.2015/16 3
Propulsione: tipo di motore utilizzato per la propulsione e
metodo per determinare lo sforzo esterno di trazione e di frenatura .
Veicoli per il trasporto collettivo, di tipo convenzionale, gli sforzi
esterni di trazione e di frenatura sono assicurati dall’aderenza.
• motore a combustione interna, ciclo diesel.
• motore elettrico.
M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A.2015/16 4
Controllo: modo di regolare il moto dei veicoli in un
sistema di trasporto; in particolare il distanziamento fra
due veicoli successivi lungo una linea di trasporto.
• marcia a vista: il distanziamento fra veicoli successivi è
determinato dal conducente;
• marcia strumentale: il distanziamento fra due veicoli successivi è
assicurato da un sistema di segnali (secondo vari metodi e gradi di
automazione).
M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A.2015/16 5
Sede: grado di interferenza delle correnti di traffico di veicoli
individuali stradali ( e di traffico pedonale) rispetto alla circolazione
dei mezzi di trasporto collettivo. Si distinguono varie tipologie di
sedi. • promiscua: i veicoli da trasporto collettivo viaggiano insieme
agli autoveicoli del trasporto individuale condividendo la
carreggiata stradale;
• riservata: i veicoli da trasporto collettivo hanno una sede riservata
a loro dedicata:
• esclusiva: non esiste alcuna interferenza con i flussi di veicoli
individuali stradali (e di pedoni): i veicoli viaggiano su una sede
completamente esclusiva (in pratica: galleria o viadotto).
Vari gradi di
protezione, per
esempio:
semplice striscia
mediante barriere
massicciata di tipo ferroviario
M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A.2015/16 6
AUTOBUS
Supporto: pneumatico in gomma su pavimentazione stradale.
Guida: libera.
Propulsione: motore a combustione interna; a gasolio nella versione
più comune, ma ora anche : metano, biodiesel. Veicoli innovativi:
elettrici, ibridi.
Controllo: marcia a vista
Sede : promiscua o riservata
Capacità di una linea: capacità inferiore a 2000 pass/h (12 m,
cadenza 3 minuti: 20x80=1600 pass/h , con 4 pass/mq); però
autosnodato 20x120=2400 pass/h.≈
≈
M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A.2015/16 7
Fonte
:G
at t
uso
, in
Canta
rell
a(a
cura
di)
, ”In
troduzi
one
all
a T
ecn
ica d
ei
Tr a
sport
i e
del
Tra
ffic
o”
,UT
ET
, 2001.
Autobus “lungo”
(12m)
M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A.2015/16 8
Fonte
:B
reda
Men
ari
bus
S.p
. A. –B
reda
Cos t
ruzi
oni
Fer
rovi
ari
e S.p
.A. –
Fin
mec
canic
a.
Autobus a metano (12m)
M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A.2015/16 9
Autobus caratteristica
meccanica “reale” di trazione
Autobus caratteristica
meccanica “ideale” di
trazione
M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A.2015/16 10
Principali pregi:
• Alta flessibilità del sistema; basso costo dei veicoli (soprattutto nella
versione tradizionale a gasolio).
• Costo di impianto ( della linea) molto basso.
• Non sottrae molta capacità al trasporto individuale stradale (se in sede
promiscua).
Principali difetti:
• Impatto ambientale: inquinamento atmosferico (soprattutto versione
a gasolio, ma quelli moderni sono “euro 5” o superiori) ed acustico.
• Non è affidabile perché spesso in sede promiscua o riservata non
protetta (però ….): problema dell’accoppiamento, alti tempi di
attesa.
Autobus: pregi e difetti
M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A.2015/16 11
Per quanto riguarda il problema dell’inquinamento sono stati
sviluppati:
Autobus a biodiesel (combustibili derivanti, per esempio da: mais,
canna da zucchero).
Autobus ibridi serie:
Vi è un motore a combustione interna che serve a generare energia
elettrica che è incamerata in accumulatori che azionano un motore
elettrico il quale è collegato alle ruote (quindi la trazione è elettrica,
con energia elettrica “creata” a bordo).
Autobus elettrici (di dimensioni, e autonomia, ridotte).
Autobus ibridi.
M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A.2015/16 12
Schema di funzionamento di un autobus (veicolo) ibrido serie
Nello schema serie si “parte” dalla configurazione di un veicolo tutto
elettrico e si aggiunge a “monte” un motore a combustione interna
che permette la generazione di elettricità a bordo.
Vantaggi: il motore a combustione interna funziona ad un numero
di giri fisso ottimale (alto rendimento, basso inquinamento
ambientale); per brevi tratti (per esempio centro storico) può
andare in regime elettrico “puro”; inoltre ho il recupero
dell’energia in fase di frenata.
Fonte: Gentile M, Tesi di Laurea Azionamenti per autoveicoli a propulsione elettrica e ibrida,
http://digilander.libero.it/maria_gentile/Tesi/Capitolo3/cap3a.htm
M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A.2015/16 13
Schema di funzionamento di un autobus (veicolo) ibrido parallelo
Nel caso dell’autobus idrido parallelo entrambi i motori sono
collegati meccanicamente alle ruote e possono funzionare: o
entrambi contemporaneamente o singolarmente uno dei due. Nelle
fasi della marcia in cui non è necessaria per la trazione del veicolo,
l’energia proveniente dal motore a combustione interna può essere
usata per ricaricare le batterie.
Fonte: Gentile M, Tesi di Laurea Azionamenti per autoveicoli a propulsione elettrica e ibrida,
http://digilander.libero.it/maria_gentile/Tesi/Capitolo3/cap3a.htm
14
Caratteristica
meccanica di un
autobus ibrido
parallelo
Nei veicoli più moderni vi è un sistema automatico che spegne il
motore durante il tempo di fermata (ossia il tempo in cui le porte sono
aperte). Alla ripartenza (quando l’ultima porta si chiude )
l’avviamento si ha con il solo motore elettrico (con tutti i vantaggi
che esso ha in termini di inquinamento, ma anche di accelerazione
progressiva). Il motore a combustione interna viene poi
automaticamente avviato a seconda della velocità raggiunta e delle
richieste di accelerazione del conducente.
Fonte:http://www.volvobuses.com/SiteCollectionDocuments/VBC/Global%20-%20ILF/Downloads/7900/7900_hybrid_brochure.pdf
M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A.2015/16 15
Anche nel caso dell’ ibrido parallelo posso marciare per brevi tratti
(per esempio centro storico) in regime elettrico “puro”ed inoltre ho il
recupero dell’energia in frenata.
M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A.2015/16 16
FILOBUS
Supporto: pneumatico in gomma su pavimentazione stradale.
Guida: libera.
Propulsione: motore elettrico
Controllo: marcia a vista
Sede : promiscua o riservata
Capacità della linea: capacità inferiore a 2000 pass/h (12 m, cadenza 3
minuti: 20x80=1600 pass/h, con 4 pass/mq); però filosnodato
20x120=2400 pass/h.
≈ ≈
M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A.2015/16 17
Fonte
:Ans a
ldobre
da
S.p
. A. –
Fin
mec
canic
a G
rou
p.
Filobus ( Ansaldo Breda 12 m)
18
Principali pregi:
• Basso impatto ambientale: assenza di inquinamento atmosferico,
basso inquinamento acustico, minori vibrazioni (rispetto all’autobus).
• Pregi del motore elettrico: caratteristica meccanica “naturalmente”
vicina a quella ideale; alta vita utile; bassi costi di manutenzione;
possibilità di sovraccaricarlo in avviamento, accelerazione
“progressiva”.
Principali difetti (soprattutto rispetto all’autobus):
• Linea aerea: minore flessibilità (non posso cambiare facilmente il
percorso della linea); costi di impianto. Costi del veicolo: in
particolare, attualmente, hanno tutti anche un motore a combustione
interna (possono funzionare, con prestazioni ridotte, come un ibrido
serie).
• “Inquinamento visivo” (termine “da architetto”….) per la presenza
della linea aerea.
• Perdita di velocità commerciale, in situazioni di traffico stradale
congestionato, perché è meno maneggevole (sempre, ovviamente,
rispetto all’autobus).
M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A.2015/16 19
Spesso (dato i più alti costi di impianto ) si utilizza la versione
filosnodata ( 120 pass) ed inoltre si tendono a fare in sede riservata.≈
Quasi tutti i filobus moderni sono degli ibridi (serie) : hanno un motore
a combustione interna, generalmente non molto potente, che può
sostituire la fornitura di energia elettrica dalla linea aerea.
M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A.2015/16 20
Fonte
:B
reda
Men
ari
bus
S.p
. A. –B
reda
Cos t
ruzi
oni
Fer
rovi
ari
e S.p
.A. –
Fin
mecca
nic
a.
Filobus Articolato F321 (BredaMenarinibus)
21
TRAM
Supporto: ruota in acciaio su rotaia in acciaio (ma ora anche tram su
gomma).
Guida: vincolata.
Propulsione: motore elettrico.
Controllo: marcia a vista (generalmente).
Sede : promiscua o riservata (caso decisamente più comune per i
nuovi impianti).
Capacità mezzo 200 passeggeri ( ma comunque ne esistono di
diverse lunghezze e capacità)
Cadenza minima: 3minuti (ma sono state osservate, in esercizio,
anche cadenze inferiori)
≈
Capacità della linea: 20x200 = 4000 pass/h (comunque
dipende, ovviamente, dalla tipologia specifica del mezzo
considerato, in particolare dalla sua lunghezza).
≈
≈
22
Fonte
:htt
p:/
/ww
w.a
nsa
ldobre
da .
it/
Anno di costruzione: 1983 ÷ 1986
CARATTERISTICHE PRINCIPALI
- tara (compreso conducente): 43.300 kg - massa complessiva: 63.100 kg - lunghezza fuori tutto: 28.226 mm - raggio medio min. di curvatura: 25.673,4 mm - velocità max: 75 km/h - alimentazione: 600 Vcc - organo di presa corrente: pantografo
CAPACITA' POSTI PER PASSEGGERI
- posti a sedere: 56
- posti in piedi: 234
SERIE 7000 Tram
Torino (Fiat Ferroviaria)
Tram Sirio (Ansaldo Breda) Fonte:http://www.tramditorino.it/tram_serie_7000.htm
M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A.2015/16
Tram Sirio - Diagramma di trazione su tratta tipo di 400 m.
Fonte:Ansaldo STS
M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A.2015/16 24
Tram Citadis (ALSTOM)
La tendenza è di fare veicolo modulari (Sirio, Citadis) al fine di
standardizzare le tipologie (diminuzione dei costi) ed allo stesso
tempo aumentare la varietà dell’offerta.Lunghezze tipiche sono 20,
30 e 40 metri.
25
Alstom Citadis di Nizza Fonte:http://www.simplonpc.co.uk/T_Nice-1.html
E’ importante inserire bene il tram nel “paesaggio urbano”
M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A.2015/16 26
Alstom Citadis di Nizza
Fonte:http://www.simplonpc.co.uk/T_Nice-1.html
27Alstom Citadis di Nizza
Fonte:http://www.simplonpc.co.uk/T_Nice-1.html
M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A.2015/16 28
Il tram Sirio a Firenze
M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A.2015/16 29
Il tram Sirio a Firenze
M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A.2015/16 30
Il tram Sirio a Firenze in Piazza Duomo (simulazione)
M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A.2015/16 31
Fonte
:C
erafa
tti
eM
ala
spin
a,"
1865 -
1985 C
ento
ven
ti a
nni
di
Tra
sport
i
Pubbli
ci
a F
iren
ze “
,C
alo
sci
edit
ore
,C
ort
ona, 1987.
Il tram in Piazza Duomo a Firenze c’era anche in passato !
32
Principali pregi del tram:
• Assenza di inquinamento atmosferico (importante).
• Pregi della trazione elettrica: caratteristica meccanica “naturalmente
ideale”; alta durata del motore; bassi costi di manutenzione; possibilità
di sovraccarico in avviamento; alta potenza.
• Alta durata (rispetto ad autobus e filobus) , vita utile dei veicoli: 50
anni (almeno per i vecchi tram….).
• Maggiore capacità di linea (al solito rispetto ad autobus e filobus).
• Prestazioni che possono essere notevoli (si può arrivare anche a 1,3
m/sec 2 in accelerazione , ma anche con il filobus) nel caso di un tram
ad assi tutti motori ed “aderenza totale”.
• Affidabilità del sistema: se la sede, oltre ad essere riservata, è anche
fortemente protetta. Inoltre può esserci la priorità semaforica (in
questo caso si può arrivare anche a 2 minuti per la cadenza minima ).
Generalmente, per i nuovi impianti è prevista la priorità semaforica.
M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A.2015/16 33
Principali difetti:
-Riduzione della flessibilità rispetto al filobus ed ancora di più rispetto
all’autobus.
- Alto costo di impianto (rispetto ad autobus e filobus).
- Sottraggo maggiore capacità al sistema di trasporto individuale
stradale (rispetto ad autobus e filobus).
Tram “su gomma” (novità degli ultimi anni):
- Guida meccanica
- Guida magnetica
- Guida ottica
M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A.2015/16 34
Fonte
: htt
p:/
/ww
w.t
ram
pad
ov
a.it
Tram su gomma a guida
meccanica, esempio: Translohr
Padova
M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A.2015/16 35
Tram su gomma a guida magnetica (meglio sarebbe definirlo: autobus
ibrido a guida assistita). Può essere anche alimentato da linea elettrica
( e quindi si parlerebbe, in questo caso, di filobus a guida assistita ).
Number of passengers seats standing total
4 persons/m2 29 74 103
6 persons/m2 29 111 140
Number of passengers seats standing total
4 persons/m2 46 83 129
6 persons/m2 46 125 171
141seats standing52 89
Number of passengers
4 persons/m2
6 persons/m2
total
52 133 185
Single articulated 18,5 m
Double articulated 24,5 m
Double articulated 26,0 m
Esempio: Phileas (Eindhoven)Fonte: http://www.apts-phileas.com/
2sec/4,13,1. mAcc ÷=
36
Font e
: htt
p:/
/ ww
w.a
pts
-phil
e as.
com
/
“Magnetic markers”
“Phileas bus lane” (corsia riservata)
Fonte
: htt
p:/
/connec
ted
citi
es.e
u/g
uid
e/phil
eas.
htm
l
Guida
“automatica”
37
Tram su gomma a guida ottica
(meglio sarebbe definirlo: filobus a
guida assistita): per esempio Civis
(Irisbus)
Motori “nelle ruote”
Fonte: http://www.irisbus.com/
Fonte: http://www.irisbus.com/
M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A.2015/16M. Lupi: "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Univ. Pisa - A.A. 2013/14M. Lupi: "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Univ. Pisa- A.A. 2012/13 38
Fonte
: htt
p:/
/ww
w.i
risb
us.
com
/
Guida ottica (guida assistita)
M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A.2015/16 39
Esiste infatti un vantaggio “psicologico” che sembra essere
importante: la “visione” delle rotaie induce nell’utente una
maggiore affidabilità nel sistema di trasporto collettivo. Inoltre la
presenza delle rotaie induce un maggiore rispetto dei guidatori di
autoveicoli individuali per le corsie riservate.
Però la presenza delle rotaie, che potrebbe essere vista come uno
svantaggio, in realtà potrebbe essere un vantaggio.