ANALISI DELLA CAPACIT Á E CALCOLO DEI LIVELLI DI SERVIZIO DELLE STRADE

1. ANALISI DELLA CAPACITÁ E CALCOLO DEI LIVELLI DI SERVIZIO DELLE STRADE Highway Capacity Manual (HCM 2000)

2. ESERCITAZIONE • Introduzione dei concetti di base necessari per svolgere l’esercitazione • Caratteristiche delle diverse tipologie di strada trattate nell’HCM e relative condizioni di riferimento per il calcolo della capacità ideale • Calcolo dei livelli di servizio di strade a doppia carreggiata • Calcolo dei livelli di servizio di strade ad unica carreggiata • Esercizi • Verifica della capacità di intersezioni (rotatorie)

3. CONCETTI NECESSARI PER SVOLGERE L’ESERCITAZIONE • Definizione di flusso ininterrotto • Definizione di capacità • Definizione di livello di servizio • Definizione di flusso di servizio • Presa visione dei fattori che influenzano la capacità ed il livello di servizio • Calcolo del fattore dell’ora di punta

4. FLUSSO ININTERROTTO Due possibili tipologie di flusso: • ININTERROTTO, così definito in assenza di elementi fissi esterni al traffico – dovuti alle caratteristiche geometriche ed ambientali dell’infrastruttura - che possono essere causa di interruzione (ad esempio, semafori); • INTERROTTO, quando l’infrastruttura stradale è caratterizzata da elementi che possono interrompere il deflusso (accessi, intersezioni, ecc.)

5. Esempi • Le autostrade sono infrastrutture a flusso ininterrotto (assenza di elementi fissi di interruzione del traffico, accessi controllati, intersezioni sfalsate e aree di sosta separate e dotate di rampe di immissione) • La strade extraurbane principali, le strade urbane di scorrimento e le strade extraurbane secondarie sono infrastrutture che possono operare per tratte adeguatamente lunghe in condizioni di flusso ininterrotto, individuabili tra nodi fissi di interruzione “Interrotto” e “ininterrotto” sono qualità che descrivono l’infrastruttura, non il traffico. Ad esempio, un’autostrada con traffico congestionato è un’infrastruttura a flusso ininterrotto, perché le cause della congestione del traffico sono “interne” al deflusso.

6. CAPACITÁ • Massimo numero di veicoli che in un determinato periodo di tempo possono transitare per una designata sezione stradale sotto condizioni che si possono considerare ragionevolmente uniformi lungo la tratta in esame • Non è riferibile a valori assoluti: è funzione di diverse variabili (le caratteristiche dei conducenti, il tipo di giornata o la fascia oraria).

7. LIVELLO DI SERVIZIO È unINDICATORE DI QUALITÁche descrive lecondizioni operative del deflusso, in genere in termini di velocità, durata dello spostamento, libertà di manovra, comfort, ecc. • Anche scritto: “LOS” (Level of service) o “LdS” • Per ciascun tipo di infrastruttura possono essere definiti sei LOS, da “A” ad “F” (LOS A rappresenta le migliori condizioni, mentre LOS F, le peggiori) • Ciascun LOS rappresenta un range di condizioni operative e la percezione del conducente di queste condizioni • La sicurezza dell’infrastruttura non è tra le misure considerate per la determinazione del LOS

8. FLUSSO DI SERVIZIO • Viene calcolato considerando il flusso del quarto d’ora di punta. • É il massimo numero di veicoli che in un determinato periodo di tempo possono transitare per una sezione stradale, mantenendo un designato livello di servizio • Per ogni infrastruttura stradale è possibile determinare cinque flussi di servizio (in corrispondenza di ciascun LOS, eccetto che per LOS F, per il quale è difficile stimare il flusso massimo, proprio a causa della congestione del traffico, di tipo “stop-and-go”) • Il LOS rappresenta un range di valori e pertanto il flusso di servizio definisce il valore limite (soglia) di ciascun LOS

9. FATTORI CHE INFLUENZANO CAPACITÁ E LOS • Condizioni meteorologiche, condizioni della pavimentazione, caratteristiche dell’utente (livello di familiarità con l’infrastruttura), assenza di impedimenti al deflusso • Caratteristiche geometriche della sede stradale • Caratteristiche del traffico

10. CARATTERISTICHE DELLA SEDE STRADALE • I fattori che descrivono, ai fini del calcolo della capacità e del LOS, le caratteristiche della sede stradale sono: • Numero di corsie • Tipologia della strada e caratteri dell’ambiente circostante • Larghezza delle corsie • Larghezza delle banchine e distanze dagli ostacoli laterali • Velocità di progetto • Andamento planoaltimetrico del tracciato

11. CARATTERISTICHE DEL TRAFFICO • Le caratteristiche del traffico che influenzano la capacità della strada e il LOS sono: COMPOSIZIONE DEL TRAFFICO • Veicoli leggeri (che includono furgoni e piccoli autocarri) • Veicoli pesanti (tutti i veicoli con più di due assi, in particolare l’HCM distingue gli autocarri, gli autobus e i caravan/autovetture con rimorchio) DISTRIBUZIONE DEI FLUSSI La diseguale distribuzione dei flussi nei due sensi di marcia lungo strade ad una corsia per senso di marcia è fattore di riduzione del LOS

12. FATTORE DELL’ORA DI PUNTA 600 PHF = 2100 / (4 x 600) rilievo Volume di traffico orario PHF = 4 × Flusso di traffico del quarto d’ora di punta

13. Caratteristiche delle diverse tipologie di strada trattate nell’HCM e relative condizioni di riferimento per il calcolo della capacità ideale • Autostrade • Strade a doppia carreggiata • Strade ad unica carreggiata

14. Strade a doppia carreggiata

15. TIPOLOGIA FUNZIONALE • Arteria in ambiente urbano o extraurbano, lungo corridoi che collegano insediamenti urbanistici rilevanti. • CARATTERISTICHE COSTRUTTIVE • Sensi di marcia separati a mezzo di segnaletica o barriere • Accessi non necessariamente controllati • Caratteristiche costruttive di standard inferiore a quello autostradale, benché le condizioni di deflusso (in particolare in caso di intersezioni sfalsate e assenza di accessi) siano molto simili

16. CARATTERISTICHE DEL TRAFFICO • Traffico con caratteristiche intermedie a quello della viabilità extraurbana principale e del traffico urbano • Flussi di traffico tra i 15.000-40.000 e i 100.000 veicoli/giorno, limite quest’ultimo raggiungibile solo in presenza di spartitraffico centrale non sormontabile e intersezioni sfalsate • VELOCITÁ VEICOLARE • Limiti di velocità legale: 60 – 90 km/h

17. CAPACITÁ “IDEALE” • 2.200 veicoli/ora/corsia • riferita alle seguenti condizioni base: • Velocità dei veicoli in condizioni di flusso libero pari a 100 km/h • Corsia di marcia con larghezza minima pari a 3,6 m • Fasce laterali in destra e sinistra libere da ostacoli complessivamente di almeno3,6 m • Traffico di sole autovetture • Strada su terreno pianeggiante • Spartitraffico centrale non sormontabile • Assenza di accessi diretti

18. STRADE CON PIÚ CORSIE PER SENSO DI MARCIA • DETERMINAZIONE LIVELLI DI SERVIZIO • Free Flow Speed [km/h] • Flow Rate [pc/h/ln]

19. STRADE CON PIÚ CORSIE PER SENSO DI MARCIA DETERMINAZIONE DEL LIVELLO DI SERVIZIO • Free Flow Speed [km/h] FFS = BFFS – fLW – fLC – fM - fA LW lane width, LC lateral clearance, M median type, A access points • Flow Rate [pc/h/ln] vp = V / (PHF * N * fHV * fp) V volume orario, N number of lanes, HV heavy vehicle, P population

20. Strade ad unica carreggiata

21. STRADE AD UNICA CARREGGIATA • Classe I Velocità di percorrenza attese da parte dell’utente relativamente elevate • Classe II Velocità di percorrenza attese da parte dell’utente non necessariamente elevate

22. CLASSE I • TIPOLOGIA FUNZIONALE Arteria che collega insediamenti urbanistici o rilevanti poli di traffico; oppure elemento di interconnessione primaria della rete di importanza nazionale/interregionale. • CARATTERISTICHE DEL TRAFFICO • Traffico sistematico (pendolare) • Spostamenti su distanze medio-lunghe

23. CLASSE II • TIPOLOGIA FUNZIONALE Strade con funzione di accesso. Oppure strade panoramiche o strade turistiche o in ambiente collinare. • CARATTERISTICHE DEL TRAFFICO • Traffico non sistematico (ad esempio, turistico, legato al tempo libero …) • Oppure spostamenti brevi o iniziali/terminali

24. CAPACITÁ “IDEALE” • 3.200 - 3.400 veicoli/ora • (si riduce all’aumentare dell’estesa) • riferita alle seguenti condizioni base: • Corsia di marcia con larghezza pari o superiore a 3,6 m • Banchine di larghezza pari o superiore a 1,8 m • Assenza di tratte in cui è possibile il sorpasso • Traffico di sole autovetture • Assenza di intersezioni, semafori, ecc. • Strada su terreno pianeggiante • Distribuzione dei flussi nei due sensi di marcia 50/50

25. LIVELLO DI SERVIZIOdefinito in termini di: Strade di classe I • Tempo perduto per il mancato sorpasso • Velocità media Strade di classe II • Tempo perduto per il mancato sorpasso

26. STRADE CON UNA CORSIA PER SENSO DI MARCIA di CLASSE I • DETERMINAZIONE LIVELLI DI SERVIZIO • Percent Time-Spent-Following [%] • Average Travel Speed [km/h]

27. STRADE CON UNA CORSIA PER SENSO DI MARCIA diCLASSE II DETERMINAZIONE LIVELLI DI SERVIZIO

28. STRADE CON UNA CORSIA PER SENSO DI MARCIA • Free Flow Speed [km/h] FFS = BFFS – fLS – fA LS lane + shoulder width, A access points • Flow Rate [pc/h/ln] vp = V / (PHF * fHV * fG) V volume orario, HV heavy vehicle, G grade

29. Average Travel Speed [km/h] ATS = FFS – 0,0125vp - fnp np no passing zones Percent Time-Spent-Following [%] PTSF = BPTSF + fd/np BPTSF = 100 [1 – EXP(-0,000879 vp)] d/np directional + no passing

30. ESERCIZI • IKEA 2000 – Calcolo dell’impatto sul traffico della SPBS11 “Tangenziale Sud” di Brescia dovuto alla delocalizzazione del comparto IKEA • Riconversione di un’area industriale dismessa in Comune di Castenedolo in area commerciale. Calcolo dell’impatto sul traffico della SPBS236 “Goitese” del centro commerciale in progetto

31. Esercizio 1 • A nord della “Tangenziale sud” di Brescia viene realizzata una sede più ampia (rispetto all’attuale) del centro commerciale IKEA. • L’attuale sede, posta sul lato opposto della medesima arteria, viene dismessa. • Il nuovo negozio “IKEA” viene realizzato nell’ambito di una più ampia zona di lottizzazione in grado di accogliere altri nuovi centri commerciali. • Il proponente di questo Piano di lottizzazione fornisce i dati relativi ai clienti attesi ed in particolare effettua una stima dei veicoli attratti dalla nuova zona commerciale, dando indicazione del numero di veicoli in ingresso ed in uscita dall’area nell’ora di punta dei giorni di massimo afflusso nella settimana “tipo”.

32. Calcolo del LOS • Stato di fatto • Nello scenario prospettato dal progetto.

33. Caratteristiche funzionali della strada • In area urbana-suburbana • Oltre alla funzione di distribuzione dei flussi di traffico alla rete urbana secondaria, la “Tangenziale sud” di Brescia svolge anche la funzione di penetrazione dell’area metropolitana di Brescia lungo la direttrice est-ovest

34. Flussi di traffico

35. SPBS11 “Tangenziale sud” di Brescia – Flussi di traffico rilevati nella giornata feriale tipo

36. Caratteristiche geometriche della strada • Strada a due corsie per senso di marcia • I sensi di marcia sono separati da barriera invalicabile • Assenza della banchina in destra e della banchina in sinistra • Intersezioni sfalsate che si succedono ad una distanza di circa 1 km • Brevi le corsie di accelerazione e decelerazione • Accesso a stazione di servizio • Limite di velocità 80 km/h

37. Coefficienti di correzione FFS = BFFS - flw - flc - fm - fa BFFS ≤ ~100 km/h flw = 0 flc = Lcr + Lcl = 5,8 fm = 0 fa = 0 FFS = 100 - 5,8 = ~ 94 km/h

38. Flusso di traffico normalizzato vp = V / (PHF * N * fHV * fp) (si considerano flussi già omogeneizzati) verso Milano Vp = 3473 / (0,95 * 2) = 1828 veicoli/ora/corsia verso Verona Vp = 3882 / (0,95 * 2) = 2043 veicoli/ora/corsia

39. DETERMINAZIONE LIVELLO DI SERVIZIO MI VR Stato di fatto

40. DENSITÁ VEICOLARE D = vp / S (S = average passenger-car travel speed) verso Milano D = 1828 / 90 = 20 veicoli/km/corsia verso Verona D = 2043 / 88 = 23 veicoli/km/corsia ~ 45 m tra due veicoli successivi

41. Nello scenario prospettato dal progetto Calcolare il LOS dell’arteria supponendo un incremento dei flussi di traffico conseguente alla realizzazione del progetto pari al 20% in entrambi i sensi marcia

42. Esercizio 2 • Lungo la SPBS236 “Goitese” (Brescia-Mantova) si propone di riconvertire un’area industriale dismessa in centro commerciale. • Il proponente di questo Progetto fornisce i dati relativi ai clienti attesi ed in particolare effettua una stima dei veicoli attratti dalla nuova zona commerciale, dando indicazione del numero di veicoli in ingresso ed in uscita dall’area nell’ora di punta dei giorni di massimo afflusso nella settimana “tipo”.

43. Calcolo del LOS • Stato di fatto • Nello scenario prospettato dal progetto.

44. Caratteristiche funzionali della strada • Principale collegamento tra due città • Prevalenza di flussi di traffico di tipo “pendolare” • Arteria appartenente alla rete di importanza regionale • Spostamenti su media-lunga distanza • Velocità attesa da parte dell’utente relativamente elevata Strada di classe I

45. Rilievo dei flussi di traffico nell’ora di punta

46. Indici di traffico utili al calcolo 1087 veicoli verso BS 880 veicoli verso MN 880 : 1967 = x : 100 Distribuzione del traffico nei due sensi di marcia: 45/55 Flusso di traffico nel quarto d’ora di punta: 557 veicoli / 15 min 557 * 4 = 2228 PHF = 1967 / 2228 = 0,88

47. Caratteristiche geometriche della strada • Strada ad una corsie per senso di marcia • Corsie di 3,75 m e banchine di 1 m) • Impossibilità di sorpasso per il 40% della lunghezza della tratta • Presenza di immissioni ed accessi laterali che si succedono ad una distanza di circa 150 ÷ 200 m

48. Coefficienti di correzione FFS = BFFS - fls - fa BFFS ≤ ~100 km/h fls = 4,2 fa = 4 FFS = 100 - 4,2 - 4 = ~ 92 km/h

49. Flusso di traffico normalizzato vp = V / (PHF * fG * fHV) (si considerano flussi già omogeneizzati) Vp = 2183 / (0,88 * 1) = 2480 veicoli/ora

50. Velocità media ATS = FFS – 0,0125 vp - fnp FFS = 92 km/h vp = 2480 ve/ora fnp = 1 ATS = 92 – 0,0125 * 2480 - 1 = ~ 58 km/h