Appunti Tecnica ed economia dei trasporti T

Tecnica ed economia dei trasporti T – F. Rupi

Il trasporto nasce come attività deriva dall’esigenza, desiderio, richiesta di svolgere delle attività in luoghi differenti. Quindi il sistema delle attività è un aspetto fondamentale perché condiziona il sistema dei trasporti, cioè la distribuzione delle attività nel territorio è un elemento essenziale. È essenziale anche l’oggetto dei trasporti, cioè chi o che cosa si deve trasportare, si tratta quindi dello spostamento delle persone oppure delle merci. Differenze: mezzi utilizzati, siccome le merci hanno forme, pesi e dimensioni standard, le persone invece è si possono raggruppare, ma con delle limitazioni (vedi pandemia), le persone inoltre possono decidere come spostarsi, mentre le merci non sono dotate di un’autonomia decisionale; le merci hanno bisogno di sistemi di movimentazione per spostarsi da un nodo ad un altro, considerando anche le caratteristiche a bordo, sul comfort, sui tempi e sulle velocità. Il trasporto delle persone rientra nell’ambito delle scienze sociali, mentre il trasporto delle merci rientra nell’ambito della logistica.

I vari modi di trasporto sono differenti: nelle lunghe percorrenze si può avere il trasporto via mare, in aereo, in ferrovia, su gomma, e quando si tratta di trasporto di merci ci sono grandi differenze sui costi unitari, cioè il costo per unità di volume, siccome si tratta spesso di container, cioè misure standard che si possono inoltre impilare, il trasporto marittimo delle merci è quello che è alla base della globalizzazione, infatti questo offre dei costi unitari che sono competitivi rispetto ad altre modalità, anche rispetto a quello ferroviario. Per cui nasce il problema dell’intermodalità, cioè del fatto che si necessita di più nodi di trasporto per effettuare uno spostamento dall’origine alla destinazione, cioè il tempo di door to door, questo vale sia per il trasporto delle merci che per quello delle persone.

Problema della congestione

Problema della congestione: il numero di utenti che utilizza il servizio di trasporto è tale da determinare delle condizioni congestionate. La congestione dipende da una grandezza fondamentale che è la capacità del sistema di trasporto, esprime il numero massimo di veicoli o di persone che possono essere servite nell’unità di tempo. Se si considera un autobus o un convoglio metropolitano o un convoglio ferroviario, ciascuno di questi veicoli è caratterizzato da un numero massimo di persone che possono essere trasportate, questa è detta capienza. (Es. Calcolare la capienza di un autobus - ci sono due tipologie di posti, quelli a sedere che si possono contare, ed i posti in piedi, per calcolarlo si ricorre alla superficie utile dell’autobus, cioè lo spazio all’interno del veicolo dove possono sostare i clienti in piedi, occorre conoscere anche la superficie occupata da ogni passeggero, detta densità, cioè quanti passeggeri possono stare in piedi a mq. Facendo questo prodotto si ottiene il numero possibile di passeggeri in piedi. Valore di densità 8). Il coefficiente è il rapporto tra il numero di passeggeri che vengono effettivamente trasportati ed il numero di posti offerti (il coefficiente di occupazione di un mezzo di trasporto urbano su gomma è circa il 20%). Affinché il trasporto possa avvenire si necessita di veicoli, infrastrutture e persone che si occupano delle relazioni dei servizi.

Sistema di trasporto

Un sistema di trasporto è un insieme di componenti e di loro interazioni, che comprende la domanda di spostamenti fra punti diversi del territorio e l’offerta di servizi di trasporto per il soddisfacimento di tale domanda.

• Sottosistema della domanda: utenti (viaggiatori o merci), insieme di spostamenti nell’area. (domanda potenziale e domanda soddisfatta)
• Sottosistema dell’offerta: componenti fisiche e componenti organizzative/normative.

È bene caratterizzare il sistema di trasporto prendendo in esame anche la domanda di trasporto, che comprende quindi tutti quegli utenti che chiedono/desiderano spostarsi, che siano essi persone o merci. Quindi all’interno del sistema si include anche la domanda di spostamenti, che potrebbe realizzarsi con uno spostamento vero e proprio oppure potrebbe essere una domanda potenziale che non trova soddisfacimento nell’offerta di servizi di trasporto. Il sottosistema dell’offerta comprende invece delle componenti fisiche, ad esempio delle infrastrutture, strade, semafori, veicoli; e le componenti organizzative/normative, considerando anche il codice della strada, che regola la circolazione dei veicoli. Quindi nel sistema di trasporto abbiamo due sottoinsiemi che sono tra di loro interagenti, la domanda di trasporto è fortemente condizionata dall’offerta, così come l’offerta è condizionata dalla domanda di trasporto. C’è una legge in Italia che prevede che il rapporto tra i ricavi e i costi operativi di un’azienda di trasporto collettivo debbano essere almeno pari a 35% dei costi, per cui le aziende di trasporto hanno dei bilanci non in perdita se riescono a coprire, attraverso la vendita dei biglietti, degli abbonamenti, ed altri servizi, il 35% dei costi che complessivamente l’azienda sostiene.

Si sa che il sistema della domanda e il sistema dell’offerta interagiscono esternamente al sistema delle attività. Il sistema delle attività definisce l’uso del territorio, la distribuzione delle attività sul territorio, che è condizionata dal sistema di trasporto attraverso l’accessibilità che il sistema di trasporto offre, questa esprime la facilità con cui si raggiunge una determinata zona. Si parla di accessibilità passiva che esprime quanto facilmente si riesce a raggiungere una zona partendo da una qualsiasi altra zona. La “facilità” può essere legata al costo generalizzato, cioè non solo il costo monetario ma anche il tempo di viaggio, attraverso il valore monetario del tempo è possibile trasformare le unità temporali in unità monetarie, per poi sommarle al costo monetario. Mentre l’accessibilità attiva esprime la facilità con cui da una certa zona si arriva ad altre zone. C’è quindi l’accessibilità attiva, in uscita, e un’accessibilità passiva, in entrata in una determinata zona; maggiore è accessibilità di una determinata zona, minori saranno i costi generalizzati, per cui sarà favorita l’estensione delle attività, invece minore è l’accessibilità di una zona, maggiori saranno i costi, per cui la zona andrà ad impoverirsi. Concludiamo dicendo che l’accessibilità è un aspetto fondamentale che descrive il rapporto tra il sistema di trasporto ed il sistema delle attività. Si considera anche una serie di utenti detta esternalità, sono riferiti agli utenti esterni, cioè non quelli che direttamente usufruiscono dei servizi, ma che comunque risentono degli effetti che il sistema di trasporto produce, che si riferiscono agli impatti e alle condizioni di accessibilità.

Domanda di trasporto

Un elemento fondamentale del sistema di trasporto è la domanda, che individua le esigenze/desideri di una comunità a spostarsi in punti diversi del territorio, si tratta di spostamenti fisici, che sono finalizzati al raggiungimento di determinate attività, per questo è detto trasporto di attività derivata.

Le richieste avanzate ai servizi variano in relazione alla tipologia di spostamenti e al motivo per cui le persone chiedono di essere spostate (lavoro, luogo di studio, acquisto, assistenza medica, svago, turismo). Ad esempio nel caso di lavoro e studio, la caratteristica in comune può essere la fascia oraria e la ripetitività, sono quindi spostamenti sistematici, vengono quindi ripetuti in maniera sistematica nei diversi giorni della settimana. Si distinguono da questi, gli spostamenti occasionali, per acquisti o svago. Al giorno d’oggi si ha una sequenza concatenata di spostamenti. Un altro aspetto è quello legato al pranzo, si vede che in funzione alla dimensione di una città c’è un diverso rientro a casa dal posto di lavoro.

È quindi importante caratterizzare la domanda di trasporto, cercando di capire quando si manifesta la domanda per capire se ci sono differenze tra un giorno feriale e uno festivo, e bisogna capire anche dove si manifesta la domanda, cioè da quale punto di origine e verso quali zone di destinazione, occorre sapere dove partono gli spostamenti e dove sono destinati, quindi una caratterizzazione spaziale; e bisogna definire la modalità con cui lo spostamento avviene, cioè il mezzo di trasporto oppure se viene utilizzata una sequenza, anche se questa si presta meglio ad essere servita attraverso un mezzo individuale, perché i servizi collettivi sono discontinui, siccome ci sono diversi time waiting. Un altro problema dei servizi collettivi è la rottura di carico, che si verifica nei casi in cui non sia possibile raggiungere una destinazione con una sola linea. Per cui occorre caratterizzare anche la sequenza degli spostamenti e la sequenza dei modi di trasporto utilizzati. E ciò a cui siamo maggiormente interessati è il tempo door to door, che è appunto il tempo da porta a porta, che comprenderà quindi il tempo di accesso/ingresso, cioè il tempo per andare dal punto di origine fino, ad esempio, alla fermata dell’autobus e d’ingresso, cioè di arrivo alla destinazione. Per cui abbiamo 3 componenti che definiscono il tempo da porta a porta:

• Tempo di attesa/waiting -> tempo che l’utente aspetta alla fermata prima che passi l’autobus -> dipende dalla frequenza (n. di corse all’ora) del servizio. Mentre la cadenza è l’inverso della frequenza e si esprime in minuti, quindi va divisa per 60, si ottiene quindi il tempo che intercorre fra due passaggi successivi. La frequenza è un valore limite perché se si considera una frequenza maggiore di 20 corse all’ora è estremamente probabile che si verifichi l’accodamento degli autobus, cioè che arrivino 2 autobus nello stesso momento alla fermata. Questo fenomeno si verifica perché il servizio degli autobus è un servizio promiscuo, cioè basato su una serie promiscua, di conseguenza si avranno delle interferenze con le altre componenti di mobilità che rendono probabile questo fenomeno. (*)
• Tempo di running/trasferimento -> tempo vero e proprio a bordo dell’autobus -> dipende dalla velocità media del mezzo.
• Tempo di accesso/ingresso.

Si ha però una diversa percezione per i singoli individui, i quali possono diversamente percepire un minuto speso per accesso/ingresso, un minuto speso per l’attesa, un minuto speso per il trasferimento. Prendiamo ad esempio in considerazione il tempo di trasferimento e si va a stimare la percettività relativa del peso attribuito al tempo di attesa rispetto al tempo di trasferimento, o la percettività relativa associata al tempo di accesso/ingresso o relativa al tempo di trasferimento, questa percettività relativa è legata alla differenza di percezione che gli utenti hanno del tempo impiegato per effettuare lo spostamento nel suo complesso. Se ad esempio si considerano 10 minuti spesi all’interno dell’autobus e 10 minuti spesi ad aspettare l’autobus, nella percezione della persona contano di più i minuti spesi ad aspettare l’autobus, per cui il tempo di attesa ha più peso rispetto al tempo di trasferimento. Questo può essere riferito anche al tempo di accesso/ingresso, ad esempio nel caso delle persone anziane che hanno difficoltà nel raggiungere la fermata, il tempo di accesso ingresso avrà più peso del tempo di trasferimento.

(*) Il tempo di attesa medio è pari alla metà della cadenza, questo deriva da due ipotesi fondamentali: che la cadenza sia perfettamente mantenuta, quindi il servizio sia regolare, e che un utente arrivi alla fermata casualmente. Cioè l’utente sa che l’autobus passa ogni 10 min, ma non sa l’orario preciso. La prima ipotesi non è molto plausibile, mentre la seconda dipende dal fatto che alla fermata sia segnalato l’orario preciso di arrivo oppure sia segnalata solo la cadenza del servizio. La percezione dell’utente del tempo che passa oltre l’orario programmato è negativa, siccome l’aumento del tempo di attesa è causato dal ritardo del servizio. La probabilità che il servizio sia più puntuale all’inizio della linea è maggiore, e tende a diminuire man mano che ci si allontana. L’utente si assume che abbia un comportamento a frequenza, cioè si presenti casualmente alla fermata, anche quando alle fermate sono indicati gli orari precisi di passaggio, perché in questi casi è molto probabile che l’utente non attribuisca molto peso al tempo atteso alla fermata. Quindi normalmente il tempo medio di attesa si ricava dalla cadenza, ma anche dalla regolarità del servizio, quindi nel caso in cui il servizio sia perfettamente regolare il tempo medio di attesa si ricava dalla cadenza, man mano che diminuisce la regolarità aumenta il tempo medio di attesa. Se il servizio è molto irregolare il tempo medio di attesa è esattamente pari alla cadenza programmata, perché se è di 10 min, ma è molto probabile che i veicoli arrivino accodati, il tempo che intercorre tra il passaggio effettivo di un veicolo alla fermata e il successivo sarà di 20 min, quindi la metà di questo intervallo è 10 min e sarà quindi il tempo medio di attesa. Questo è fondamentale siccome il tempo di attesa è un grande valore nel calcolo del tempo door to door percepito, siccome questi valori di attesa non vengono solo sommati, ma si assegna anche un coefficiente per il tempo di accesso/ingresso, un coefficiente per il tempo di attesa. Questi coefficienti esprimono il peso relativo del tempo di attesa e del tempo di accesso/ingresso rispetto al tempo di running, siccome gli aspetti di percezione sono fondamentali nelle scelte degli utenti. Per il tempo door to door è una somma pesata di tempi, per mettere in evidenza la diversa percezione che hanno i singoli utenti delle componenti.

Offerta di trasporto

L’offerta riguarda invece i servizi di trasporto, che vengono proposti a soddisfacimento della domanda. Questo insieme di servizi permette quindi di realizzare l’insieme di tutte le attività che realizzano fisicamente gli spostamenti e dipendono dalla caratteristiche delle componenti che costituiscono l’offerta di trasporto: i veicoli, che ci interessano per le loro caratteristiche prestazionali, la via, la sede/infrastruttura, il sistema dell’organizzazione, sistema normativo che gestisce la circolazione dei veicoli. Si effettua quindi un servizio di trasporto che è estremamente differente a secondo che sia trasporto di persone o merci.

C’è quindi un’interazione forte tra il sottosistema della domanda e il sottosistema dell’offerta, da cui segue il vero e proprio movimento di veicoli (persone o merci) sulle infrastrutture o sulle vie. Questo movimento dà luogo a dei flussi.

Misurazione dei flussi

Per misurare il flusso in una strada, occorre prima posizionarsi in una sua sezione, quindi nello spazio il flusso corrisponde ad un punto ben preciso, poi si considera il numero di veicoli che transitano in questa sezione e si misura l’intervallo temporale di riferimento. In genere i flussi possono essere orari, giornalieri o annui, varieranno in base ai casi e alle modalità di trasporto (es traffico aereo – annuo, stradale – giornaliero, ferroviario – orario). Per cui il flusso esprime il numero di veicoli o di utenti o di merci che transitano in un intervallo di tempo ben definito attraverso una sezione di una infrastruttura di trasporto, che può essere una strada ad esempio, in genere quando si parla di un flusso stradale in ambito urbano si fa riferimento ad un intervallo di tempo pari ad un’ora, in genere si fa riferimento al flusso dell’ora di punta, che è quell’ora della giornata in cui si ha la maggiore concentrazione degli spostamenti in quell’intervallo temporale, si parla di flusso di punta, invece i flussi di morbida sono quelli nei quali invece la domanda che si realizza, perché il flusso è chiaramente collegato alla domanda che viene soddisfatta, è molto inferiore rispetto alla punta. Quindi si possono individuare nell’arco della giornata dei periodi di punta, in cui sia concentrazione di flussi elevati e dei periodi di morbida invece in cui i flussi si mantengono ben al di sotto di questi valori. In altri casi si fa riferimento a dei flussi giornalieri (TGM – traffico giornaliero medio) oppure si fa riferimento in altri contesti ai flussi annui. Questi valori possono essere riferiti al traffico veicolare, oppure al transito di persone, oppure si può parlare di tonnellate all’ora, nel caso di merci. Determinare il flusso è fondamentale per le indagini sulla qualità del servizio. Quindi il TGM è il numero medio di veicoli transitanti in un giorno attraverso una sezione stradale. TGM= Fva/365 dove Fva= flusso veicolare annuo.

Si fa una distinzione tra veicoli leggeri, che sono quelli adibiti al trasporto delle persone, e i veicoli pesanti, che sono quelli adibiti al trasporto delle merci, questo genera delle conseguenze in termini di tariffe, quindi costi monetari, in termini di prestazioni, di dimensioni, per gli effetti della congestione, in termini di emissioni.

Il monitoraggio dei flussi è un aspetto fondamentale nella pianificazione dei trasporti e l’organizzazione dei servizi di trasporto, perché è fondamentale conoscere il numero di persone/veicoli che sono transitati in una sezione per capire l’evoluzione del sistema e per capire se gli interventi che sono stati previsti hanno determinato gli effetti ipotizzati. I flussi servono per avere quindi delle indicazioni sull’uso