CLASSIFICAZIONE E TIPOLOGIA DEI SISTEMI DI TRASPORTO COLLETTIVO URBANO PARTE B - TECNICA DEI TRASPORTI TERRESTRI, MARITTIMI E AEREI ...
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Scuola di Ingegneria - Università di Pisa
Anno Accademico: 2020/21
Insegnamento di
TECNICA DEI TRASPORTI TERRESTRI,
MARITTIMI E AEREI
Docente: Marino Lupi
CLASSIFICAZIONE E TIPOLOGIA DEI
SISTEMI DI TRASPORTO COLLETTIVO
URBANO
PARTE B
METROPOLITANA PESANTE
Supporto: ruota in acciaio su rotaia in acciaio (ma anche pneumatico
in gomma su via in acciaio o su via in conglomerato cementizio).
Guida: vincolata.
Propulsione: motore elettrico .
Controllo: marcia strumentale, di tipo ferroviario, basata su sezioni
di blocco (parti di sezioni di linea su cui può transitare un solo treno
per volta).
Sede : esclusiva (galleria o viadotto).
Capacità mezzo: ≈ 1000 passeggeri (molto alta, valori anche
superiori).
Cadenza minima: ≈ 1,5 minuti (frequenza max = 40 passaggi/h, valore
limite).
Capacità della linea: ≈ 1000 x 40= 40000 pass/h (ma può essere
anche
Lupi
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Larghezza: 2,850 m
Lunghezza : 17,84 m
Metropolitana di Roma ,linea A.
(Nelle ore di punta due treni
accoppiati, 6 carrozze totali,
lunghezza treno 107 m) 3
Principali pregi: - Altissima capacità di linea. - Altissima affidabilità. - Nessuna interferenza con altre correnti di traffico (sia veicolari, sia pedonali). - Alta velocità commerciale. Principali difetti: - Altissimo costo di impianto (100-120 milioni di euro / km in galleria, ma attualmente anche di più) - Alta domanda affinché il sistema sia economicamente accettabile (almeno 20000-30000 pass per direzione nell’ora di punta). Le metropolitane automatiche (senza guidatore), che si sono per prime affermate, come vedremo, fra le metropolitane leggere, si stanno affermando anche fra quelle pesanti. Esempio: linea C a Roma 4
Fonte: http://www.cifi.it/UplDocumenti/torino12/06%20Dario%20Romano%20ANSALDOBreda.pdf (Ansaldo
Breda)
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Metropolitana leggera In passato indecisione sulla definizione: tram moderni e metrotranvie erano spesso chiamate “metropolitane leggere”. Oggi (almeno in Italia) si intende per “metropolitana leggera” un sistema di trasporto che mantiene tutte le caratteristiche della metropolitana pesante ad eccezione della capacità oraria della linea. Questa risulta ridotta perché i veicoli sono più stretti ed i treni hanno una composizione più corta (100m circa per una metropolitana pesante, contro 30m circa per una leggera). Lupi M., "Tecnica dei Trasporti Terrestri, Marittimi e Aerei", Scuola di Ingegneria, Univ. di Pisa, A.A. 2020-21 6
Metropolitana leggera
Supporto: ruota in acciaio su rotaia in acciaio, pneumatico in gomma
su via in acciaio o su via in conglomerato cementizio
Guida: vincolata.
Propulsione: motore elettrico
Controllo: marcia strumentale. Spesso sono completamente
“automatiche”: ossia non c’è guidatore a bordo (ma ora, come è stato
detto, anche alcune nuove metropolitane pesanti sono automatiche) .
Sede : esclusiva. ÷
Capacità mezzo: contenuta (70+70=140 passeggeri, Val 208, Torino,
con 4 passeggeri/m2. Nelle ore di punta 2 treni accoppiati: 280
passeggeri).
Frequenza massima: altissima ( 50 passaggi/h, 72 sec. la cadenza
minima, VAL 208, valore limite).
Capacità della linea: valore limite con un solo treno: ≈7000 pass/h
(280x50 = 14000 pass/h per un Val208, tipo Torino, con due treni
accoppiati, però in questo caso il convoglio è lungo 52 metri: quindi
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“media”).
Val 208 – Torino (ruote
in gomma su guide in
acciaio)
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Principali pregi di una metropolitana leggera (rispetto ad una pesante): - Gallerie di sezione contenuta. - Le stazioni (che hanno sezioni di scavo maggiore, rispetto alla “piena linea”) possono essere più corte (però se si prevede la possibilità di treni accoppiati si arriva a 52m per la lunghezza di un treno completo). Principali difetti: - Il costo di impianto non è molto differente da una metropolitana pesante (70-80 milioni di euro/km per tratti in galleria, ma ora anche superiore) Lupi M., "Tecnica dei Trasporti Terrestri, Marittimi e Aerei", Scuola di Ingegneria, Univ. di Pisa, A.A. 2020-21 9
Le metropolitane automatiche si stanno diffondendo in Italia con caratteristiche che però sono più di tipo medio piuttosto che leggero . Anche nel campo delle metropolitane automatiche si è affermato (come nel caso dei tram) il sistema modulare. Lupi M., "Tecnica dei Trasporti Terrestri, Marittimi e Aerei", Scuola di Ingegneria, Univ. di Pisa, A.A. 2020-21 10
Ansaldo Breda
Fonte: http://www.cifi.it/UplDocumenti/torino12/06%20Dario%20Romano%20ANSALDOBreda.pdf
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Università di Pisa, A.A. 2015/16 11La prima ad entrare in esercizio è stata quella di Copenhagen
Pass. in piedi(4p/m ) 246
(quella di Brescia è uguale)
2
Fonte: http://www.cifi.it/UplDocumenti/torino12/06%20Dario%20Romano%20ANSALDOBreda.pdf
Totali 318
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A.A. 2020-21 12Brescia
Copenhagen
Milano linea 5
Esempi di metropolitane automatiche 13Metrotranvia Sistema ibrido fra una tranvia ed una metropolitana: tratti in cui la marcia è a vista, magari in sede promiscua, e tratti in cui è strumentale (magari in galleria in sede esclusiva). Molto spesso si tratta di sistemi che hanno “sfruttato” parti di linee ferroviarie divenute nel tempo “urbane”. I tratti con marcia a vista condizionano la capacità di tutta la linea. Capacità della linea: 300 x 20= 6000 pass/h (ma può essere anche superiore); Esempi: “Metrolink” di Manchester e “Metropolitana leggera” di Stoccarda. Lupi M., "Tecnica dei Trasporti Terrestri, Marittimi e Aerei", Scuola di Ingegneria, Univ. di Pisa, A.A. 2020-21 14
Esempio: “Metrolink” di Manchester. Serve sia la città di Manchester, sia la sua area metropolitana.
Percorso
urbano
Percorso
metropolitano
16T-68 AnsaldoBreda “Metrolink” di Manchester:unità di trasporto M 5000 Bombardier Transport (FLEXITY Swift ) 17
Greater Manchester Passenger Transport Executive
Operator
(GMPTE)
Length 28.4 m
Width 2,650 mm
Max. Speed 80 km/h
Minimum curve
25 m
radius
Maximum gradient 65‰
Seated Passengers 60
Standees 146 (4 pass/m²)
Fonte:http://www.bombardier.com/en/transportation/products-services/rail-vehicles/light-rail-vehicles/flexity-light-rail-vehicles.html (accesso
novembre 2017)
Totale ≈ 200 (“classica” per un tram)
Lupi M., "Tecnica dei Trasporti Terrestri, Marittimi e Aerei", Scuola di Ingegneria, Univ. di Pisa, A.A. 2020-21I tram di Manchester possano viaggiare accoppiati con una capacità perciò superiore ai 400 passeggeri Fontehttps://www.flickr.com/photos/7681357@N02/31293412672/in/photostream/ Lupi M., "Tecnica dei Trasporti Terrestri, Marittimi e Aerei", Scuola di Ingegneria, Univ. di Pisa, A.A. 2020-21
Esempio: “Metropolitana leggera” di Stoccarda
20“Metropolitana leggera” di Stoccarda
Posti totali ≈ 300
Lupi M., "Tecnica dei Trasporti Terrestri, Marittimi e Aerei", Scuola di Ingegneria, Univ. di Pisa, A.A. 2020-21 21Costo di costruzione al km di alcuni sistemi (pubblicati
nell’anno 2006)
APM (Automated People Mover) : Metropolitane Leggere Automatiche
22
Coefficiente di rivalutazione ISTAT: euro 2006=1,19 euro 2020Sistemi di Trasporto collettivo in ordine di capacità di linea
(ordine di grandezza)
Linea di autobus ≈ 1600 pass/h (2400 pass/h per un 18 m)
Linea tramviaria ≈ 4000 pass/h
Linea di Metropolitana leggera ≈ 10000 pass/h
Linea di Metropolitana pesante ≈ 40000 pass/h
Per rilanciare il trasporto collettivo, in particolare in città di medie
dimensioni :
Bus high Level of Service
(BHLS)
Precedenza alle rotatorie
con blocco semaforico delle
altre correnti
Fonte: Nantes Metropole, “Line 4 Busway”, Presentation Damien GarrigueCaratteristiche fondamentali di una linea BHLS
• Corsie “protette” (più che riservate)
• Priorità semaforica, e precedenza alle rotatorie : in ogni caso corsie
riservate in corrispondenza di intersezioni onde evitare la congestione.
Key BHLS Components (for better performance)
km/h, priorità
BHLS di Nantes: 87% corsia riservata,
agli incroci, veicoli articolati a gas
Intelligent Transportation Identity of the
Systems (ITS), operation BHLS scheme
velocità commerciale 21 km/h
management tools
Stations
Running
Vehicles ways
The Busway – Nantes
Fonte: Dario Hidalgo, BRT and BHLS evolution worldwide,EMBARQ.• Veicoli con disegno innovativo ed ad alto confort per i passeggeri • Veicoli con guida assistita di tipo vincolato, guida ottica, magnetica. Automatismo di guida in corrispondenza delle fermate • Previsione di parcheggi di interscambio • Miglioramento dell’ambiente urbano lungo la linea
• Sistema avanzato di tariffazione e
biglietteria
• Sistema di informazione per i passeggeri in tempo reale sia a bordo
sia alle fermate
Fonte: Brendan Finn, “International experience with BRT and
BHLS”,ETTS IrelandSi sono diffusi anche sistemi (in particolare, in Centro e Sud America, ma anche in Asia) detti “Bus Rapid Transit” (BRT). Questa tipologia di sistema viene spesso usata come sinonimo di BHLS, ma più propriamente si può dire che un sistema BRT è un sistema che ha le caratteristiche che abbiamo visto per un BHLS, ma che ha una capacità che è dell’ordine di quella di una metropolitana: quindi spesso più che avere priorità, alla intersezioni semaforizzate ed alle rotatorie, ha una sede completamente separata e protetta. Inoltre, possiamo dire che, mentre il BHLS è più un concorrente del tram, ed ha generalmente una capacità simile, il BRT rappresenta un “rapid transit”, su gomma, e ha una capacità simile a quella delle metropolitane.
La cadenza dei passaggi, per entrambi (ma particolarmente per il BRT) può scendere sotto i tre minuti. Sia il BHLS, sia il BRT, hanno, infine, dei costi di impianto decisamente più bassi dei loro concorrenti su ferro. Ma i BRT appaiono però avere dei costi operativi più alti: dato l’alto numero di autisti che essi richiedono, ma questo ovviamente dipende anche dal costo della manodopera delle realtà territoriali dove essi sono inseriti. Lupi M., "Tecnica dei Trasporti Terrestri, Marittimi e Aerei", Scuola di Ingegneria, Univ. di Pisa, A.A. 2020-21
Fonte: http://www.transmilenio.gov.co/WebSite/Default.aspx Bogotà Trans Milenio BRT (Esempio tipico di “Bus Rapid Transit”) Lupi M., "Tecnica dei Trasporti Terrestri, Marittimi e Aerei", Scuola di Ingegneria, Univ. di Pisa, A.A. 2020-21 29
Fonte:http://siteresources.worldbank.org/INTURBANTRANSPORT/Resources/
Factsheet-TransMilenio.pdf
TransMilenio.pdf
Bogotà Trans Milenio BRT
Lupi M., "Tecnica dei Trasporti Terrestri, Marittimi e Aerei", Scuola di Ingegneria, Univ. di Pisa, A.A. 2020-21 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.
Bogota's Transmilenio BRT has won praise for its roomy coaches and
well-designed stations. (Photo: Streetfilms)
Fonte: http://sf.streetsblog.org/category/issues-campaigns/rail-issues-campaigns/
31Si può anche arrivare a tre corsie, in corrispondenza delle stazioni: per
esempio città di Curitiba (Brasile).
Foto: Prefeitura de Curitiba, Parana
Capacity Expansion : “Corredor Boqueirao”, 2010
Fonte: Dario Hidalgo, BRT and BHLS evolution worldwide,EMBARQ.del BRT di Guangzhou arriva a 260 m). BRT in Guangzhou (Canton) in Cina (la lunghezza delle stazione Fonte: K Fjellstrom, High capacity BRT planning, implementation and operation: Case study of the Guangzhou BRT - Proceedings of the UNCRD EST Conference, 24 August 2010, Bangkok
La costruzione del
BRT ha decisamente
migliorato la
situazione
precedente …….
La lunghezza delle
stazione del BRT di
Guangzhou (Canton)
arriva a 260 m.
Il massimo flusso osservato è stato di 26900 passeggeri per ora per
direzione, del tutto assimilabile a quello di una linea di metropolitana
pesante (sembra che il BRT di Guangzhou sia secondo solo al sistema
del Transmilenio di Bogotà per il quale è stata stimato una capacità di
linea di 35000 passeggeri per ora per direzione). La capacità oraria della
bus way è stata stimata in 350 autobus per ora .
Fonte: K Fjellstrom, High capacity BRT planning, implementation and operation: Case study of the Guangzhou BRT - Proceedings of the
UNCRD EST Conference, 24 August 2010, BangkokCapacità e livello di servizio nel caso di un mezzo di
trasporto collettivo
Clinea = Cmezzo f massima
Per esempio Cmezzo = 80 passeggeri
autobus “lungo” f massima = 20 passaggi/h (che deriva da avere considerato
(12m): una cadenza minima di 3 minuti*)
Clinea = 1600 passeggeri / h
* Generalmente non si scende sotto i tre minuti in quanto i mezzi, in
area urbana, si “accoppiano”; “tecnicamente” però potrei scendere
anche sotto questa cadenza.
Analogamente ad altri sistemi di trasporto, per esempio quello
individuale stradale, posso parlare, per un mezzo di trasporto
collettivo, di livello di servizio.
Lupi M., "Tecnica dei Trasporti Terrestri, Marittimi e Aerei", Scuola di Ingegneria, Univ. di Pisa, A.A. 2020-21 35Livello di servizio: indice della qualità del servizio offerto.
Livelli di servizio, “Highway Capacity Manual” (HCM), 1994, per
autobus di capacità pari a 80 passeggeri.
Q Q
Posso A: ≤ 0,325 D: 0,66 < ≤ 0,83
C C
“generalizzare”
per un autobus Q Q
B: 0,325 < ≤ 0,50 E: 0,83 < ≤ 1
qualsiasi. C C
Q portata Q Q
( = ) C: 0,50 < ≤ 0,66 F: >1
C capacità C C
Lupi M., "Tecnica dei Trasporti Terrestri, Marittimi e Aerei", Scuola di Ingegneria, Univ. di Pisa, A.A. 2020-21 36Dettaglio calcolo capacità
autobus (HCM 94).
Da notare: Area lorda = 340 sq ft (31,6 m2 ≈ 2,5x12)
area netta
≈ 72%
area lorda
Un posto a sedere occupa: 3,3 sq ft ≈ 0,30 m2
Un passeggero in piedi: 2,6 sq ft ≈ 0,24 m2 (4
passeggeri/m2)
Lupi M., "Tecnica dei Trasporti Terrestri, Marittimi e Aerei", Scuola di Ingegneria, Univ. di Pisa, A.A. 2020-21 37HCM (1994)
0,37 ÷ 0,56 m 2
0,28 ÷ 0,46 m 2
0,28 ÷ 0,37 m 2 (0,325)
0,37 ÷ 0,84 m 2
0,22 ÷ 0,26 m 2 (3,8 ÷ 4,5 pass / m 2 )
0,25 mq (4 pass/m 2 )
0,17 m 2 (6 pass/m 2 ) Livello F
Lupi M., "Tecnica dei Trasporti Terrestri, Marittimi e Aerei", Scuola di Ingegneria, Univ. di Pisa, A.A. 2020-21 38HCM 2000 Livelli di servizio (Transit Capacity and Quality of Service
Manual – 2° Edition)
5 pass/m2
Lupi M., "Tecnica dei Trasporti Terrestri, Marittimi e Aerei", Scuola di Ingegneria, Univ. di Pisa, A.A. 2020-21 39(Transit
Capacity and
Quality of
A Service Manual
– 3° Edition,
B 2013)
Sostanzialmente
C sono confermate le
indicazioni dell’
D HCM 2000 che
venivano dalla 2°
edizione del
“Transit Capacity
E and Quality of
Service
Manual”(con
F qualche differenza )Calcolo della capacità di un mezzo di trasporto collettivo: Considero la pianta del mezzo, conto i posti a sedere, a questi aggiungo il numero massimo di passeggeri in piedi. Numero di passeggeri in piedi: valuto l’area per i passeggeri in piedi, moltiplico per 4 (0,25 m2 per passeggero) ed ottengo il numero di passeggeri in piedi con un livello di servizio E (capacità). Da tenere però presente che il “Transit Capacity and Quality of Service Manual” (3° Edition, 2013) riporta 0,20 m2 per passeggero (come limite per il livello E e perciò capacità del mezzo) e di conseguenza 5 passeggeri a m2. Lupi M., "Tecnica dei Trasporti Terrestri, Marittimi e Aerei", Scuola di Ingegneria, Univ. di Pisa, A.A. 2020-21 41
Se viene superata la capacità (livello di servizio E) il servizio continua (con un livello di servizio non ammissibile): non viene interrotto come nel caso del superamento, per esempio, della capacità nel caso autostradale: dove “passo” alla circolazione di tipo “stop-and-go”. Molti costruttori di mezzi di trasporto collettivo considerano come capacità quella che si ottiene con 0,17 m2/ persona in piedi (6 persone/ m2): ma in questo caso il livello di servizio non è accettabile (è un livello F). Di fatto molte metropolitane (ed autobus), nelle ore di punta, funzionano con questo livello di servizio. La regola pratica (suggerita fin dalla prima edizione del Manuale della Capacità) è che si dovrebbe, in area urbana, progettare per un livello di servizio D, quindi, in base ai dati della tabella del “Transit Capacity and Quality of Service Manual ( 3° Edition, 2013) per 0,30 m2 per passeggero. Lupi M., "Tecnica dei Trasporti Terrestri, Marittimi e Aerei", Scuola di Ingegneria, Univ. di Pisa, A.A. 2020-21 42
Se non ho la pianta del mezzo posso fare un “conto” approssimato.
Per esempio ammettiamo di avere un autobus lungo (12m) con 22
posti a sedere (dati relativi al mezzo senza avere la pianta disponibile)
12x2,5= superficie esterna
12x2,5x0,72 ≈ superficie interna utile
12x2,5x0,72 –22 x 0,325= 14,45 superficie interna per i passeggeri
in piedi
(superficie occupata da un passeggero seduto)
14,45 m2 x 4 = 58 persone in piedi
Capacità mezzo = 22 (posti a sedere) + 58 ≈ 80 passeggeri
(suppongo di conoscere questo dato)
domanda
= frequenza necessaria
capacità mezzo
Questa deve essere compatibile con la frequenza (cadenza)
limite del sistema.
Lupi M., "Tecnica dei Trasporti Terrestri, Marittimi e Aerei", Scuola di Ingegneria, Univ. di Pisa, A.A. 2020-21 43Esempio- Domanda: 1200 pass/h
Capacità del mezzo= 80 passeggeri
1200
= 15 passaggi/h (cadenza 4 minuti)
80
È superiore alla cadenza limite considerata, nella pratica
dell’esercizio, pari a circa 3 minuti: sotto i tre minuti, in presenza di
semafori, e di alta domanda, si è riscontrato il fenomeno
dell’accoppiamento. Ciò non toglie che, in particolari situazioni, forte
protezione della sede, priorità semaforica, “Bus Rapid Transit”
(BRT), Bus high Level of Service (BHLS), si possa anche scendere
sotto i tre minuti.
Comunque partendo dalla pianta del mezzo, e calcolando 4 passeggeri
per m2 , generalmente viene un valore di capacità inferiore a 80
passeggeri.
Lupi M., "Tecnica dei Trasporti Terrestri, Marittimi e Aerei", Scuola di Ingegneria, Univ. di Pisa, A.A. 2020-21 44dell’allievo Riccardo Capocchi
Fonte: Elaborato di esercitazione dell Solaris Urbino 12 Hybrid,
C mezzo = n°posti a sedere + (area per passeggeri in piedi) ⋅ 4 =
= ( 28 + 11,27 ⋅ 4) = 73
1
Qmezzo ,livD = 28 + 11,27 ⋅ = 65 passeggeri 45
0,30Quello che abbiamo detto ovviamente si riferisce a situazioni
“normali”, non certo a quello che è successo in Italia , in Europa e nel
Mondo, dal marzo 2020 con la pandemia da COVID-19.
Una carrozza di una metropolitana del tipo di quella indicata nella
figura sopra “viene data” per : 40 passeggeri seduti + 120 in piedi (con
4 pass/m2)
Con un “assetto Covid-19”, nell’ipotesi di un distanziamento minimo di
un metro (con obbligo di uso di mascherine) si scende a : 16 passeggeri
seduti + 17 in piedi
“Caduta” di capacità:
16 + 17
= 0.21 ≈ 20%
40 + 120
Fonte: Fusco G, “ Dall’isolamento alla riapertura: programmare le misure sulla mobilità
per il contenimento dell’epidemia da Covid .19, Società Italiana dei Docenti di Trasporto
(SIDT ), Aprile 2020. 46La capacità si riduce quindi dell’80% ! Più o meno (bisogna comunque considerare la pianta ) questo si verifica anche per un autobus 12 m e quindi la capacità scende a circa 0,2x73 ≈ 15 passeggeri (ma anche a meno). A Singapore oltre all’obbligo della mascherina c’è l’obbligo di non parlare sui mezzi pubblici. Qui il dato partenza è però inferiore a quello normalmente considerato Fonte: The CONVERSATION (Academic rigour, journalistic flair), “Coronavirus recovery: public transport is key to avoid repeating old and unsustainable mistakes”, May 25, 2020 9.08pm BST .(https://theconversation.com/coronavirus-recovery-public-transport-is-key-to-avoid- repeating-old-and-unsustainable-mistakes-138415) Vengono generalmente suggerite capacità sui 12 passeggeri per un 12 47 metri.
Fonte: The CONVERSATION (Academic rigour, journalistic flair), “Coronavirus recovery: public transport is key to avoid repeating old and
unsustainable mistakes”, May 25, 2020 9.08pm BST .(https://theconversation.com/coronavirus-recovery-public-transport-is-key-to-avoid-
repeating-old-and-unsustainable-mistakes-138415)
48King county
(contea dello
stato di
Washington)
Fonte: https://kingcountymetro.blog/2020/04/22/metro-creates-passenger-limits-to-support-social-
distancing/
Lupi M., "Tecnica dei Trasporti Terrestri, Marittimi e Aerei", Scuola di Ingegneria, Univ. di Pisa, A.A. 2020-21 49Fonte: Ministerial Resolution No. 0258-2020
MTC/01, 7 may, 2020, Republica del Perù
Altri suggerimenti sono più
permissivi (posti “ammissibili”
in bianco).
Lupi M., "Tecnica dei Trasporti Terrestri, Marittimi e Aerei", Scuola di Ingegneria, Univ. di Pisa, A.A. 2020-21 50Puoi anche leggere
