Topic 1 Metodi di progettazione e ottimizzazione del sistema di trasporto pubblico

• Come accennato, il servizio di trasporto pubblico è svolto da mezzi che operano su linea fissa. Il trasporto pubblico di passeggeri per modalità operativa e organizzazione presenta le seguenti caratteristiche di base:
  • i veicoli si muovono tra i due terminali A e B,
  • lungo un percorso prestabilito,
  • secondo l’orario stabilito,
  • fermarsi a tutte le fermate previste in cui i passeggeri entrano o escono dal veicolo.
• Le stazioni A e B rappresentano il terminal di partenza e di arrivo, e la relazione tra i terminal A e B = la lunghezza della linea L. Ogni linea ha il proprio segno e nome, che sono apposti su veicoli e fermate.
• Ogni linea di trasporto pubblico è un sottosistema del sistema di trasporto pubblico il cui obiettivo principale è il trasporto di passeggeri tra le singole fermate della linea.
• La linea di trasporto pubblico fa parte di una rete di linee ed è composta da:
  • percorso – la direzione predeterminata in cui viaggiano i mezzi di trasporto
  • fermate – luogo in cui i mezzi di trasporto si fermano per l’ingresso e l’uscita dei passeggeri, e possono disporre di colonna informativa, pensilina e posti a sedere
  • terminal – fermate finali delle linee di trasporto pubblico
• Ci sono diversi tipi di linee all’interno della rete di linee di trasporto pubblico. La funzione delle linee e il loro numero dipende dalla forma della città, dalla configurazione del terreno e dalla posizione e concentrazione delle attività. La maggior parte delle linee ha una forma irregolare, ma può essere classificata in diversi tipi di base:

  – radiale,                                     – circolare o anulare,
  – diametrale,                               – ciclo continuo,
  – tangenziale,                              – linee principali con filiali e linee di raccolta/montaggio
  – circonferenziale,

• Ci sono diversi tipi di linee all’interno della rete di linee di trasporto pubblico. La funzione delle linee e il loro numero dipende dalla forma della città, dalla configurazione del terreno e dalla posizione e concentrazione delle attività. La maggior parte delle linee ha una forma irregolare, ma può essere classificata in diversi tipi di base:
  • radiale, circolare o anulare,
  • diametrale,
  • ciclo continuo,
  • tangenziale,
  • linee principali con filiali e linee di raccolta/montaggio
  • circonferenziale.

• La linea di trasporto pubblico è composta da due elementi: statico e dinamico
• Gli elementi statici sono come già accennato: percorso, fermate e terminal.
• Gli elementi dinamici sono divisi in elementi dinamici di base ed elementi dinamici derivati. Gli elementi dinamici sono determinati dall’orario che cambia in base alle esigenze di trasporto sulla linea.
• Gli elementi dinamici di base sono:
  • Numero di veicoli sulla linea: tutto il trasporto passeggeri è effettuato da veicoli che operano lungo la linea di trasporto pubblico
  • Tempo di svolta – contiene il tempo necessario al veicolo per effettuare una svolta, che include il tempo di guida, il tempo di attesa alle fermate per l’ingresso e l’uscita dei passeggeri, il tempo trascorso ai terminal.
• Gli elementi dinamici derivati sono:
  • Intervallo veicolo – l’intervallo di tempo tra due veicoli consecutivi sulla linea. Si ottiene come rapporto tra tempo di svolta e numero di veicoli sulla linea. Ha valore minimo e massimo. L’intervallo minimo rappresenta il tempo minimo possibile trascorso tra due mezzi di trasporto sulla linea che possono verificarsi. Il limite superiore, ovvero l’intervallo massimo, significherebbe che un solo veicolo opera sulla linea, quindi è uguale al tempo di svolta.
  • Frequenza – definita come il numero di veicoli che attraversano un punto specifico in un’unità di tempo (solitamente un’ora). È il rapporto tra il numero di veicoli e il tempo di svolta.
• La classificazione delle linee nell’area urbana avviene secondo diversi criteri:

1) A seconda della natura del territorio servito, le linee sono suddivise in:

• • • • linee urbane
      • linee suburbane

2) A seconda dell’importanza e dell’impatto sulla forma della rete e della modalità di funzionamento:

• • • • linee principali
      • linee di connessione o assemblamento

3) A seconda della modalità in cui operano: 

• • • • linee permanenti
      • linee occasionali o stagionali

4) Secondo il carattere del percorso:

• • • • linee indipendenti
      • linee interconnesse

5) A seconda del modo in cui viene fornita la linea in relazione al territorio della città (confini urbani), soprattutto in relazione al centro cittadino:

• • • • radiale – collegando il centro cittadino con le zone periferiche della città 
      • diametrale – collegando due parti periferiche della città e passando per il centro cittadino 
      • tangenziale – collega due parti periferiche della città, ma non attraversa il centro cittadino
      • circolare – con il loro percorso chiudono il senso di circolazione circolare
      • semi-circulare – con il loro percorso rappresentano la parte di una linea circolare 
      • periferica – collegando due punti alla periferia della città
• La pianificazione della rete delle linee di trasporto pubblico urbano può essere classificata in tre categorie di obiettivi: 
• • raggiungere il massimo del trasporto – può essere espresso dal numero di passeggeri/viaggio o passeggeri/chilometro. Ciò include l’offerta di velocità elevate e lunghezze di viaggio medie che non variano
  • raggiungimento della massima efficienza operativa – questo obiettivo può essere espresso come il costo totale minimo del sistema per un dato livello di prestazione
  • creare effetti positivi – includono effetti diversi, da quelli a corto raggio, come la riduzione della congestione sulle strade, a obiettivi di maggiore portata, come il raggiungimento di un’elevata mobilità della popolazione, il tracciamento desiderabile della rete di trasporto pubblico, la sostenibilità e l’elevata qualità della vita.
• I criteri di base per valutare la rete delle linee di trasporto pubblico sono: 
• • il percorso della linea dovrebbe essere armonizzato con le linee dei desideri di viaggio del passeggero, che è determinato da rilevamenti, interviste, registrazioni, conteggi, ecc.
  • a piedi fino alla fermata nel centro della città deve durare fino a cinque minuti, e fuori dal centro fino a dieci minuti – la rete di linee dovrebbe essere tracciata in modo che la maggior parte dei passeggeri raggiunga la destinazione con linea diretta o con un massimo di un trasferimento su altre linee
  • il passaggio ad altre linee e mezzi di trasporto deve essere sicuro, facile e comodo
  • ove possibile, dovrebbe essere garantita la massima indipendenza possibile delle linee di trasporto pubblico urbano dagli altri partecipanti
• Quando si progetta un sistema di trasporto pubblico urbano è necessario considerare i seguenti fattori:
• • uso del suolo
  • topografia e ambiente
  • vincoli geografici
  • rete di trasporto esistente
• È importante che i tecnologi dei trasporti con esperienza nel funzionamento dei sistemi di trasporto pubblico partecipino attivamente alla progettazione di linee e linee di rete

Fonte: Šoštarić, M., Jakovljević, M., Buhin, D., Ševrović, M., Lale, O., Beganović, D.: Study of Public Transport in the area of the City of Jastrebarsko, University of Zagreb Faculty of Transport and Traffic Sciences, Zagreb, 2017

• La modellazione dell’orario del trasporto pubblico è il processo di calcolo della frequenza del servizio, del numero di veicoli necessari, del tempo di percorrenza, del tempo di consegna e di altri elementi. Gli orari possono essere grafici e numerici e possono essere realizzati per operatori e tecnologi dei trasporti 
• La modellazione degli orari può essere suddivisa in cinque fasi:

1. 1. Fase I: preparazione dei dati e determinazione dei fattori
   2. Fase II: calcolo dell’intervallo e della frequenza
   3. Fase III: determinare la dimensione del parco veicoli
   4. Fase IV: calcolo del ciclo e tempo di ritenzione al terminal
   5. Fase V: calcolo della velocità del ciclo

• Il risultato delle fasi di pianificazione dell’orario sono rappresentazioni numeriche e grafiche della linea di trasporto pubblico. Le rappresentazioni grafiche come i diagrammi possono essere molto efficaci nella pianificazione del traffico e degli orari e nell’analisi del sistema di trasporto pubblico. Offrono una migliore panoramica della regolarità dell’intervallo, nonché i luoghi delle riunioni e i dettagli delle operazioni su una linea o l’impatto delle modifiche all’orario

Orario grafico per una linea di trasporto pubblico con corse regolari e brevi

Fonte: Štefančić, G.: Urban Transport Technology II, University of Zagreb Faculty of Transport and Traffic Sciences, Zagreb, 2010.

• Esistono diversi tipi di orari grafici, dai tradizionali diagrammi percorso-tempo alle visualizzazioni degli orari su complesse reti multilinea. L’orario grafico di base è un diagramma percorso-tempo con una linea (distanza-percorso) sull’asse y e il tempo sull’asse x. Come mostrato nel diagramma, quella linea è divisa in sezioni con velocità piatta. Inserendo ogni corsa dell’unità di trasporto, contrassegnata da un numero, vengono visualizzati tutti gli elementi dell’orario: tempo di percorrenza, velocità, ecc. per ciascuna unità di trasporto su ciascuna tratta e ciascun terminal. L’asse X (tempo) mostra gli intervalli come distanza tra due partenze consecutive della stessa corsa dal terminal.​
• L’intero diagramma mostra: arrivi e partenze delle unità di trasporto ad ogni fermata lungo la linea, tempi di ritenzione al terminal, località e orari di incontro delle unità di trasporto.​
• Per semplificare l’input e migliorare la leggibilità, è comune utilizzare un diagramma tempo reale/tempo operativo e inserire il tempo di funzionamento tra due terminali sull’asse y, invece delle distanze.

Orario di lavoro e divisione della corsa (run-cut)

a)Diagramma tipico dell’orario di lavoro

b)Assegnazione delle corse per l’orario di lavoro sub a)

• Un fattore importante nella modellazione dell’orario è sia il programma che il numero di personale necessario per mantenere un servizio di qualità. L’assegnazione del personale a un orario particolare dovrebbe essere tale che il costo totale sia minimo
• Poiché l’importo del servizio offerto varia nei giorni della settimana e negli orari della giornata, il personale di guida lavora in orari irregolari. Un gran numero di passeggeri durante le ore di punta richiede orari diversi durante il giorno
• Al fine di soddisfare la diseguale domanda di autisti durante le ore diurne della settimana e nei fine settimana, l’orario di lavoro è pianificato in diverse forme:
  • corsa in rettilineo – turno base con guida continua di otto ore
  • corsa divisa: durante l’ora di punta sono necessari più conducenti e devono essere schierati al lavoro durante le due ore di punta con orari improduttivi retribuiti o non retribuiti 
• La procedura di base per l’assegnazione delle corse consiste nei seguenti passaggi:
  • sviluppare il maggior numero possibile di percorsi rettilinei
  • formare corse divise entro un intervallo di tempo
  • dividere le corse diritte in due o tre segmenti e combinare i segmenti con gli extra lasciati dal passaggio precedente per formare ulteriori corse divise
  • analizzare l’efficacia della soluzione risultante se non è soddisfacente

• Secondo le regole economiche, i prezzi devono essere fissati ad un livello in cui la curva di domanda interseca la curva del costo marginale. Ciò significa che il costo di un’unità marginale è uguale a quanto il cliente è disposto a pagare. Ciò consente l’uso più efficiente delle risorse e aumenta il benessere sociale
• Nella situazione normale, la curva di domanda interseca la curva del costo marginale all’uscita, dove il costo medio aumenta in modo che il costo marginale sia superiore alla media
• Assumendo un prezzo fisso (che è comune nella maggior parte dei mercati), il prezzo è lo stesso del reddito medio. Se il prezzo è uguale al costo marginale, il ricavo medio supererà il costo medio, il ricavo totale supererà il costo totale e l’azienda realizzerà un profitto

Prezzi nel mercato normale

Fonte: Štefančić, G.: Urban Transport Technology II, University of Zagreb Faculty of Transport and Traffic Sciences, Zagreb, 2010

MC – Costo Marginale

AC – Costo medio

D – Curva di domanda

Prezzo e quantità sono determinati dall’intersezione della curva di domanda (D) e della curva del costo marginale (MC) nel punto G. Per la quantità OE, la curva del costo medio (AC) è al di sotto della curva del costo marginale. Il ricavo medio è EG e il costo medio è EF, quindi c’è un profitto da FG su ogni unità venduta.

• Le tariffe sono l’elemento base del lavoro nel sistema di trasporto pubblico. Influiscono sull’attrazione dei passeggeri e sulla condizione finanziaria dell’azienda di trasporto pubblico. La pianificazione delle tariffe richiede la considerazione di aspetti correlati per selezionare il tipo di tariffa più efficiente
• Per determinare le tariffe per il sistema di trasporto pubblico è necessario definire gli obiettivi:
  • attirare il numero massimo di passeggeri
  • raggiungere il massimo introito per l’azienda di trasporto pubblico 
  • aumentando la mobilità massima degli utenti (lavoro, studenti, anziani, ecc.)
  • migliorare l’accesso tra determinate aree
  • ammodernamento dei trasporti pubblici
• Le strutture tariffarie sono classificate in base al prezzo e alla distanza percorsa. Utilizzando questo criterio, ci sono due tipi di tariffe: tariffa fissa e tariffa graduata
• La tariffa flat è un importo fisso che dipende dalla durata del viaggio. È la tariffa più semplice possibile perché è facile da comprendere e utilizzare per i passeggeri
• La tariffa graduata serve a evitare ingiustizie ai passeggeri che percorrono brevi distanze ed è suddivisa in tariffa zonale (proporzionale alla durata del viaggio dei passeggeri, ottenuta dividendo la città o l’area urbana in zone) e tariffa per sezioni (ottenuta dividendo le linee di trasporto pubblico in sezioni e aumentando in base al numero di sezioni superate)