FONDAMENTI DI TRASPORTI

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.

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.

Conoscenze di base di Analisi Matematica e Fisica

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.

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

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

http://studium.unict.it/dokeos/2019/main/document/document.php?cidReq=12170

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.

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