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a.a. 2010-2011
corso diTrasporti Urbani e Metropolitani
SISTEMI SISTEMI DIDI TRASPORTO COLLETTIVOTRASPORTO COLLETTIVO
PrestazioniPrestazioni
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Pierluigi Coppola [email protected]
Sistemi di trasporto collettivo urbani e metropolitani
Sistemi di Trasporto
PRESTAZIONI
• Capacità (di linea e di stazione)
• pendenza massima e raggi di curvatura
• velocità, regolarità, sicurezza
2P. Coppola - Trasporti Urbani e Metropolitani
• Impatto ambientale
• Costi di investimento e di gestione
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Sistemi di trasporto collettivo urbani e metropolitani
Sistemi di Trasporto
Capacità teorica e capacità effettiva
Capacità della linea e di stazione
La capacità può essere espressa in passeggeri /ora o Convogli /ora. Il legame chec’è tra le due misure è il seguente:
Cap (pax/h) = n p Cap (conv/h)
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essendo n p la capienza del convoglio, ottenuta moltiplicando il numero di unità ditrazione, n, per la capienza della singola unità di trazione p, atteso che ilconvoglio può essere costituito da un insieme di n unità di trasporto (es.carrozze) raggruppate.
P. Coppola - Trasporti Urbani e Metropolitani
Sistemi di trasporto collettivo urbani e metropolitaniSistemi di Trasporto
Portata oraria teorica di un’infrastrutturaÈ il numero di convogli che possono transitare sull’infrastruttura in un i ll l di if i ( ' ) d i di i iintervallo temporale di riferimento (es. un'ora) sotto determinate condizioni:
dove:h = distanziamento temporale [sec] tra due unità di traffico successive in linea
[ ]conv./h 3600h
Q =
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Sistemi di trasporto collettivo urbani e metropolitaniSistemi di Trasporto
È la massima portata oraria che può transitare sulla linea
Capacità teorica dell’infrastruttura
Si calcola rispetto al valore del distanziamento temporale minimo tra due convogli in linea:
[ ]convogli/h min
max h3600Q =
[ ]utenti/h pmax h
n3600Q =
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dove n è il numero di unità di trazione (TU) e p la capienza di ciascuna
Il distanziamento temporale minimo può essere calcolato sulla tratta, hw e in stazione hs
minh
Sistemi di trasporto collettivo urbani e metropolitaniSistemi di Trasporto
Rapporto rispetto al valore del distanziamento temporale minimo tra due TU i i i
Capacità teorica della linea
successive in stazione :
dove:hw = distanziamento temporale sulla trattah di t i t t l t d li i i i t i
[ ]convogli/h )h,h(Max
3600Qminmin sw
max =
6P. Coppola - Trasporti Urbani e Metropolitani
hs = distanziamento temporale tra due convogli successivi in stazione (intervallo tra due partenze successive)
In molti casi hsmin > hw
min il distanziamento tra le stazioni determina la capacità di linea.
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Definizione:
Capacità effettiva della linea
La capacità effettiva, CapE, si ottiene moltiplicando la capacità teorica per duecoefficienti riduttivi (< 1):
il fattore di carico (σ), è il rapporto tra l’occupazione media dei veicoli pM el’occupazione massima teorica p; in fase di progettazione può essere imposto infunzione del comfort di viaggio (grado di occupazione massimo dei veicoli):
σ ∈[0,8 ÷ 0,95]
7P. Coppola - Trasporti Urbani e Metropolitani
il fattore di utilizzazione (Γ), è il rapporto tra l’intertempo teorico ed ilvalore che può essere realmente rispettato per avere una elevata regolarità diesercizio.
Γ ∈ [0,7 ÷ 0,9]
Sistemi di trasporto collettivo urbani e metropolitaniSistemi di Trasporto
Esempio 1 - Calcolo di capacità effettiva :
Capacità effettiva
hmin= 5 min = 300 sec
p = 150 pass./veic (Capienza dell’ unità di trasporto)
n = 5 veic (numero di UT a convoglio)
Γ = 0,8
σ= 0,9
8P. Coppola - Trasporti Urbani e Metropolitani
CapE = σ Γ n p 3600/ hmin = 9,6 conv./h = 6.480 pass./h
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Sistemi di trasporto collettivo urbani e metropolitaniSistemi di Trasporto
Rapporto tra distanziamento spaziale minimo tra due TU e velocità media di i
Calcolo del distanziamento minimo teorico sulla tratta
transito:
Il distanziamento spaziale minimo è somma della minima distanza di separazione e sicurezza dg
min tra le due TU e della lunghezza media della TU; quest'ultima, a sua volta, può essere espressa come prodotto della lunghezza ll di una vettura per il numero n di vetture componenti il convoglio:
vd
h min
min
ww =
9P. Coppola - Trasporti Urbani e Metropolitani
il numero n di vetture componenti il convoglio:
vl nd
h 1gw
min
min
+=
( ) [ ]utenti/h l d p n
1gminn
v3600Qmax +=
Sistemi di trasporto collettivo urbani e metropolitaniSistemi di Trasporto
La distanza dgmin rappresenta la separazione minima di sicurezza tra due convogli
i i T l di i l l i d h ll’i i di i i
Capacità teorica della tratta
successivi. Tale distanza viene calcolata imponendo che, nell’ipotesi di improvviso arresto di un veicolo (1), il veicolo che lo segue (2) possa arrestarsi senza collisione.
dg min = s2 - sf1= s0 > 0
sf1 = spazio percorso in frenatura dal veicolo che precede (v12/(2a1))
s2 = distanza necessaria per l'arresto del veicolo che segueso = spazio precauzionale per eventuali variazioni nelle condizioni di frenatura
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so spazio precauzionale per eventuali variazioni nelle condizioni di frenatura
Inoltre: s2 = sr +sf2
sr = spazio percorso, nel tempo di reazione tr, a velocità di regime (sr = v2*tr)sf2 = spazio di frenatura del veicolo che segue (v2
2/(2a2))
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Sistemi di trasporto collettivo urbani e metropolitaniSistemi di Trasporto
Capacità teorica della tratta
In definitiva:
Ponendo v1 = v2 = v:
[ ]m a2
vsa2vvtd
1
21
02
22
2rgmin−++=
vaatd2
21 ∗−
+
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da cui si ricavano in forma esplicita hwmin e Qmax
2aatvd
2 1
21rgmin
∗+=
Sistemi di trasporto collettivo urbani e metropolitaniSistemi di Trasporto
Capacità di stazione
Per una stazione on-line (una stazione in cui la sosta di un convoglio impedisce il transito del convoglio successivo, es. metropolitana), la capacità di stazione è condizionata da fattori legati al sistema di circolazione e di segnalamento(sicurezza).
Distanziamento temporale minimo:
hs min = ti + tu + ts
12P. Coppola - Trasporti Urbani e Metropolitani
ti = tempo di ingresso in stazione
tu = tempo di uscita dalla stazione
ts = tempo necessario per la sosta di servizio agli utenti
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Sistemi di trasporto collettivo urbani e metropolitaniSistemi di Trasporto
Tempo di sosta (ts)
Capacità di stazione
Dipende dal tipo di servizio, dal tipo di banchine e da altri fattori; è pari a:• 5 ÷ 60 secondi per servizi bus• 7 ÷ 30 secondi per servizi di metropolitana
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Sistemi di trasporto collettivo urbani e metropolitaniSistemi di Trasporto
Tempo di uscita dalla stazione
Capacità di stazione
Ponendo lo spazio di avviamento pari alla lunghezza del convoglio (nl):
Tempo di ingresso in stazionePonendo lo spazio percorso con una fase di accelerazione per una lunghezza pari alla metà della banchina (L/2) ed una di frenatura immediatamente successiva (diagramma di marcia triangolare) per una lunghezza pari all’altra metà della banchina (L/2), si ottiene :
al n t ottiene si l t 1
u 1
2 2n2
as ===
14P. Coppola - Trasporti Urbani e Metropolitani
|a|L t ottiene si t i
2 22La
21s ===
assumendo l’accelerazione pari alla decelerazione, entrambe uguali ad | a |
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Sistemi di trasporto collettivo urbani e metropolitaniSistemi di Trasporto
VELOCITÀvelocità di esercizio ( o a regime) è la velocità alla quale marciano i veicoli
in linea in condizioni ordinarie dipende dalla tecnologia del veicoloin linea in condizioni ordinarie, dipende dalla tecnologia del veicolo
velocità in capacità è la velocità alla quale marciano i veicoli in linea incondizioni prossime alla saturazione del sistema, dipende dalla tipologia disede: sedi promiscue hanno una maggiore caduta di velocità rispetto a sediprotette e completamente protette
velocità commerciale è data dal rapporto tra veicKm e veich; fornisce una
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ppmisura delle percorrenze effettive in relazione al tempo di impiego dei mezzie del personale
Sistemi di trasporto collettivo urbani e metropolitaniSistemi di Trasporto
REGOLARITÀ, PUNTUALITÀ e AFFIDABILITÀ
regolarità (in sistemi ad alta frequenza) misura la capacità del sistema dig ( q ) pmantenere l’intertempo uniforme e prossimo all’intertempo programmato
puntualità (in sistemi a bassa frequenza) misura la capacità del sistema dirispettare le tabelle orarie programmate
affidabilità è legata alla capacità del sistema di garantire lo svolgimento delservizio programmato; sistemi a bassa affidabilità sono sistemi che spessonon effettuano le corse programmate a causa di guasti dei veicoli e della
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non effettuano le corse programmate a causa di guasti, dei veicoli e dellasede, blocchi della circolazione, etc.; dipende dalla vetustà del parcoveicolare , della sede, e dal sistema di comunicazione sede-veicolo oltre cheda fattori esterni (indipendenti dal sistema)
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Sistemi di trasporto collettivo urbani e metropolitani
Sintesi prestazioni tecnico-funzionali
17P. Coppola - Trasporti Urbani e Metropolitani
Sistemi di trasporto collettivo urbani e metropolitani
Sintesi prestazioni di esercizio
18P. Coppola - Trasporti Urbani e Metropolitani
10
120
7001800
RB - Autobus ordinario SRB - Autobus veloce LRT - Metropolitana leggera
RB - 1(10)
Autovetture in autostrada (40)
Autovetture in strade urbane (20)
Parametri tecnico-operativi per classi di sistemi di trasporto
40
60
80
100
120p gg
RRT - Treni rapidi RGR - Treni regionali
SRB - (18)
RB - 2 (12)
LRT - 2 (25) RRT - 1(38) RRT - 2 (34)
RGR (48)
LRT - 1 (23)TRAM - (11)
*In parentesi: velocità (km/h) critica in corrispondenza della capacità
Freq
. Max
(UT/
h)
Capacità di linea
Capacità di una unità di transito (posti/UT)0
20
200 400 600 800 20001000
RGR (48)Capacità di lineaRange di valori comuni
P. Coppola - Trasporti Urbani e Metropolitani
60
70
90
/h)
Parametri tecnico-operativi per classi di sistemi di trasporto
20
30
40
50
60
Capacità produttiva
RGR
RRT - 1
RRT - 2
LRT - 2
SRB LRT - 1
Vel
ocità
ope
rativ
a (k
m/
Aut
o/ur
bA
utos
trada
0
10
10 20 30 40
RB - 2TRAM
RB -1
Capacità di linea - (posti/h) x 10 3
P. Coppola - Trasporti Urbani e Metropolitani
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Parametri tecnico-operativi per classi di sistemi di trasporto
P. Coppola - Trasporti Urbani e Metropolitani
Sistemi di trasporto collettivo urbani e metropolitaniIMPATTO AMBIENTALE
emissioni di inquinanti atmosferici
inquinamento acustico
intrusione visiva
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Per l’analisi e le tecniche di quantificazione di questi impatti si rimanda ai corsi di “Trasporti e Territorio”e “Trasporti e Ambiente”
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Sistemi di trasporto collettivo urbani e metropolitani
Costo delle infrastrutture stradali e ferroviarie
• caratteristiche plano-altimetriche del tracciato
Costi di investimento
• tipo di piattaforma
• opere d’arte necessarie (ponti, viadotti, gallerie, ecc.).
• impianti (segnalamento, comunicazione, alimentazione, illuminazione, ecc.)
Una valutazione preliminare può essere effettuata considerando i km di infrastruttura con determinate caratteristiche (in viadotto, in galleria, in trincea, in rilevato, ecc.); ad ogni tipologia può essere attribuito, per analogia con i costi
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) g p g p p gsostenuti in progetti precedenti, un costo a km (Euro/km). Tra i costi non devono essere dimenticati gli eventuali espropri.Occorre inoltre considerare i Costo di acquisto del materiale rotabile, che si rilevano dai listini delle case produttrici.
Sistemi di trasporto collettivo urbani e metropolitani
Funzioni di gestione e relative attività fondamentali delle aziende di TP
Costi di gestione del servizio
FUNZIONI ATTIVITA'
Produzione del servizio
- Trazione veicoli - Turnazione equipaggi- Turnazione veicoli- Adattamento turni- Erogazione del servizio
Manutenzione
- Manutenzione rotabilioordinariaostraordinaria
- Archivio veicoli
FUNZIONI ATTIVITA'
Contabilità e Finanza
- Contabilità generale- Contabilità industriale- Budgeting- Gestione paghe e stipendi- Definizione fabbisogno finanziario- Approvvigionamento finanziario
Gestione del Personale
- Bando concorsi- Selezione- Formazione e addestramento- Sviluppo carriere e schede di valutazione
Utilizzo inidonei
24P. Coppola - Trasporti Urbani e Metropolitani
Approvvigionamento egestione magazzini
- Acquisti di materiali e ricambi- Acquisto di autobus- Programmazione e controllo scorte- Contabilità di magazzino- Accettazione materiali e collaudi
- Utilizzo inidonei
Marketing
- Analisi ambiente e previsione domanda- Scelta dei livelli quantitativi di offerta- Promozione e pubblicità del servizio- Bigliettazione /distribuzione titoli viaggio- Definizione tariffe- Controllo qualitativo/quantitativo utenza
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I costi annuali di gestione CAG possono essere valutati in maniera analitica:
CAG = Cp + Ct + Cq + Ca + Cm + Cg
Costi di Gestione
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dove:Cp = costo del personale aziendaleCt = costo per la trazioneCq = quote di ammortamento capitaleCa = costo per assicurazioni e tasse di circolazioneCm = costo per la manutenzioneCg = spese generali
25P. Coppola - Trasporti Urbani e Metropolitani
Costo del personale aziendaleE’ dato da:
Cp = ∑ cp(y) PyAz
dove:( ) t ib i di t tt l di dd tt di t i
Sistemi di trasporto collettivo urbani e metropolitani
cp(y) = retribuzione media contrattuale di un addetto di categoria yPy
Az = numero di addetti della categoria y
Il numero di addetti è valutabile come:• personale di guida, valutabile pari a 2,5-3,5 addetti per veicolo per anno• altro personale di movimento, pari al 20-30% del personale di guida• personale amministrativo, pari al 10-15% del personale di guida• personale ausiliario, pari ad 1 addetto ogni dieci veicoli del parco,
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p , p g p ,comprensivo dei veicoli di scorta (15-20% dei veicoli in esercizio)
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Sistemi di trasporto collettivo urbani e metropolitani
Costo per la trazioneE’ dato da:
Ct = Ccar + Club + Cpnedove:C t d l b tCcar = costo del carburanteClub = costo dei lubrificantiCpne = costo dei pneumatici
Ognuno di questi costi Cx è dato da:Cx = cx⋅(qx⋅PA)
con:PA = percorrenza annua del veicolo (km)
27P. Coppola - Trasporti Urbani e Metropolitani
p ( )cx costo unitario materiale (Euro/x)qx consumo unitario (x/km)
Costo per la manutenzioneE’ dato da:
Cm = cm PA
con:
Sistemi di trasporto collettivo urbani e metropolitani
con:cm = costo per km della manutenzione (dipende dai programmi di
manutenzione di ogni singolo veicolo)
In prima approssimazione :
• Costi di manutenzione delle infrastrutture sono valutabili pari al 5 % del costo di realizzazione dell’opera ogni 5 anni e, per i depositi e magazzini, in aggiunta il costo di un custode
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• Costi di manutenzione ordinaria sono valutabili pari a circa l’1 % all’anno del costo di acquisto;
• Costi di manutenzione straordinaria sono valutabili pari a circa il 10 % del costo di acquisto ogni 5 anni
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Quote di ammortamento
I costi attribuibili alle quote di ammortamento sono espresse come somma ditre aliquote:
Sistemi di trasporto collettivo urbani e metropolitani
Av = ammortamento veicoliAu = ammortamento ufficiAd = ammortamento depositi
Ogni quota di ammortamento è calcolata in funzione della vita utile deiveicoli o del periodo di ammortamento degli edifici.
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Costo per assicurazioni e tasse di circolazione
Derivano direttamente dalle tariffe vigenti
Spese generali (valore pari al 10-20% del totale dei costi precedenti)
Sistemi di trasporto collettivo urbani e metropolitani
Spese generali (valore pari al 10-20% del totale dei costi precedenti)• Comprendono le spese per:• forniture elettriche• Acqua• Telefono• Pulizie• riscaldamento e climatizzazione• Cancelleria
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• spese legali• interessi passivi
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Stima parametrica dei costi di Gestione
I costi di gestione per via parametrica possono essere stimati attraverso il calcolo dei veic-Km e dei Veic-ora all’anno, dati da:calcolo dei veic Km e dei Veic ora all anno, dati da:
∑⋅⋅l
llag LKK=VeicKM ϕ ∑⋅⋅l
llag gTKK=ora-Veic ϕ
dove:
ϕl= frequenza (o portata) oraria della linea l;
Ll = lunghezza della linea l in Km
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Ll lunghezza della linea l in Km
Tgl = Tempo di giro della linea l in ore
Kg= coefficiente di riporto dell’ora di punta al giorno [9-12]
Ka= coefficiente di riporto dal giorno all’anno [280-320]
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Esempi di parametri per la stima dei costi di investimento edi gestione
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Costi di investimento per classi di sistemi di trasporto
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Costi di gestione per classi di sistemi di trasporto
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