CLASSIFICAZIONE E TIPOLOGIA DEI SISTEMI DI TRASPORTO COLLETTIVO URBANO PARTE A - CORSO DI TECNICA ED ECONOMIA DEI TRASPORTI - Dipartimento di ...
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Scuola di Ingegneria - Università di Pisa
Anno Accademico: 2016/17
CORSO DI TECNICA ED ECONOMIA DEI
TRASPORTI
Docente: Marino Lupi
CLASSIFICAZIONE E TIPOLOGIA DEI
SISTEMI DI TRASPORTO COLLETTIVO
URBANO
PARTE A
1
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.
Veicoli “convenzionali”:
• 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 ruota – rotaia.
M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 2
Propulsione: tipo di motore utilizzato per la propulsione e metodo per determinare lo sforzo esterno di trazione e di frenatura . • motore a combustione interna, ciclo diesel. • motore elettrico. Veicoli per il trasporto collettivo, di tipo convenzionale, gli sforzi esterni di trazione e di frenatura sono assicurati dall’aderenza. M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 3
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. 2016/17 4
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:
semplice striscia
Vari gradi di
protezione, per mediante barriere
esempio:
massicciata di tipo ferroviario
• 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).
M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 5
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. 2016/17 6
Autobus “lungo”
(12m)
M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 7
Autobus a metano (12m) M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 8
Autobus caratteristica
meccanica “reale” di trazione
Autobus caratteristica
meccanica “ideale” di
trazione
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Autobus: pregi e difetti 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: problema dell’accoppiamento, alti tempi di attesa. M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 10
Per quanto riguarda il problema dell’inquinamento sono stati sviluppati: Autobus a biodiesel (combustibili derivanti, per esempio da: mais, canna da zucchero). Autobus elettrici (di dimensioni, e autonomia, ridotte). Autobus ibridi. Autobus ibridi serie: Vi è un motore a combustione interna che è collegato ad un generatore: il generatore produce energia che è trasferita a degli accumulatori che azionano un motore elettrico il quale è collegato alle ruote (quindi la trazione è elettrica, con energia elettrica “creata” a bordo). M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 11
Fonte: Gentile M, Tesi di Laurea Azionamenti per autoveicoli a propulsione elettrica e ibrida, http://digilander.libero.it/maria_gentile/Tesi/Capitolo3/cap3a.htm 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 ( che è di dimensioni minori di quelli che equipaggiano i veicoli standard) 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 si ha il recupero dell’energia in fase di frenata. M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 12
Generalmente c’è un “sistema di controllo della propulsione” (non indicato nel precedente schema) che “combina”, secondo le necessità di trazione, l’energia proveniente dal generatore con quella proveniente dall’ accumulatore che arriva al motore elettrico. Source: http://blog.gohrt.com/post/102508476662/how-does-a-hybrid-bus-work (accessed 2016)
Fonte: Gentile M, Tesi di Laurea Azionamenti per autoveicoli a propulsione elettrica e ibrida, http://digilander.libero.it/maria_gentile/Tesi/Capitolo3/cap3a.htm Schema di funzionamento di un autobus (veicolo) ibrido parallelo Nel caso dell’autobus ibrido 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. M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 14
Fonte:http://www.volvobuses.com/SiteCollectionDocuments/VBC/Global%20-%20ILF/Downloads/7900/7900_hybrid_brochure.pdf
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
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richieste di accelerazione del conducente.Anche nel caso dell’ ibrido parallelo si può marciare per brevi tratti (per esempio centro storico) in regime elettrico “puro”ed inoltre si ha il recupero dell’energia in frenata. M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 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. 2016/17 17
Filobus ( Ansaldo Breda 12 m)
18Principali 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,
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rispetto all’autobus).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. 2016/17 20
Filobus Articolato F321 (BredaMenarinibus)
21TRAM
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
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considerato, in particolare dalla sua lunghezza).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
SERIE 7000 Tram - organo di presa corrente: pantografo
Torino (Fiat Ferroviaria) CAPACITA' POSTI PER PASSEGGERI
- posti a sedere: 56
- posti in piedi: 234
Tram Sirio (Ansaldo Breda)
23Tram Sirio - Diagramma di trazione su tratta tipo di 400 m. M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17
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. M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 25
Alstom Citadis di Nizza
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E’ importante inserire bene il tram nel “paesaggio urbano”Alstom Citadis di Nizza M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 27
28 Alstom Citadis di Nizza
Il tram Sirio a Firenze M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 29
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Il tram Sirio a Firenze
M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 30Per garantire la priv acy , è stato impedito il download automatico di questa immagine esterna. Per scaricare e v isualizzare l'immagine, fare clic su Opzioni sulla barra dei messaggi, quindi fare clic su A ttiv a contenuto esterno.
Il tram Sirio a Firenze in Piazza Duomo (simulazione)
M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 31Per garantire la priv acy , è stato impedito il download automatico di questa immagine esterna. Per scaricare e v isualizzare l'immagine, fare clic su Opzioni sulla barra dei messaggi, quindi fare clic su A ttiv a contenuto esterno.
Fonte: Cerafatti e Malaspina ," 1865 - 1985 Centoventi anni di Trasporti
Pubblici a Firenze “,, Calosci editore, Cortona, 1987.
Il tram in Piazza Duomo a Firenze c’era anche in passato !
M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 32Principali 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,
M. per dei
Lupi, "Tecnica ed Economia i nuovi impianti
Trasporti", è prevista
Scuola di Ingegneria, ladi priorità
Università semaforica. 33
Pisa, A.A. 2016/17Principali difetti: • Riduzione della flessibilità rispetto al filobus ed ancora di più rispetto all’autobus. • Alto costo di impianto (rispetto ad autobus e filobus). • Si sottrae 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. 2016/17 34
Padova
Fonte: http://www.trampadova.it
Tram su gomma a guida
meccanica, esempio: Translohr
35Tram 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 ).
Esempio: Phileas (Eindhoven)
Number of passengers seats standing total
4 persons/m2 29 74 103
6 persons/m2 29 111 140 Single articulated 18,5 m
Number of passengers seats standing total
4 persons/m2 46 83 129
6 persons/m2 46 125 171
Double articulated 24,5 m
Number of passengers seats standing total
4 persons/m2 52 89 141
6 persons/m2 52 133 185
Acc. = 1,3 ÷ 1,4 m / sec 2 Double articulated 26,0 m
M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 36“Magnetic markers” Guida
“automatica”
Fonte: http://connectedcities.eu/guide/phileas.html
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“Phileas bus lane” (corsia riservata)Tram su gomma a guida ottica
(meglio sarebbe definirlo: filobus a
guida assistita): per esempio Civis
(Irisbus)
Motori “nelle ruote”
38Guida ottica (guida assistita)
M. Lupi: "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Univ. Pisa-
Pisa -A.A.
A.A.2012/13
2013/14 39Però la presenza delle rotaie, che potrebbe essere vista come uno svantaggio, in realtà potrebbe essere un vantaggio. 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. M. Lupi, "Tecnica ed Economia dei Trasporti", Scuola di Ingegneria, Università di Pisa, A.A. 2016/17 40
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