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Tecnica ed Economia dei Trasporti Maria Nadia Postorino. II, Fisica I

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Business & Finance

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Cod Materia Denominazione Docente Dipartimento: Corso di laurea: Classe: Tipo Attività formativa: Ambito disciplinare: Settore Scientifico-Disciplinare: Propedeuticità obbligatoria: Anno di corso: Semestre:
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Cod Materia Denominazione Docente Dipartimento: Corso di laurea: Classe: Tipo Attività formativa: Ambito disciplinare: Settore Scientifico-Disciplinare: Propedeuticità obbligatoria: Anno di corso: Semestre: Modalità di erogazione: CFU: 6 Ore di insegnamento: 48 Tecnica ed Economia dei Trasporti Maria Nadia Postorino DICEAM Ingegneria L7 Caratterizzante Ingegneria civile ICAR/05 Sono raccomandate conoscenze di Analisi I e Analisi II, Fisica I III I Tradizionale Obiettivi: Il corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti ha per oggetto lo studio degli elementi, e delle loro interazioni, che costituiscono il sistema di trasporto. Esso si propone di fornire agli allievi le conoscenze di base dei sistemi di trasporto terrestre, marittimo e aereo. In particolare saranno trattate le caratteristiche funzionali dei sistemi di trasporto, incluso il trasporto collettivo, nonché i principi di base della teoria dei grafi, dei modelli di domanda di trasporto e dei flussi di traffico. Infine saranno fornite conoscenze sugli aspetti inerenti i costi di trasporto e la convenienza economica di un progetto. Programma dettagliato del corso Il ruolo dei trasporti nello sviluppo economico Definizione di sistema di trasporto Sottosistemi di domanda e offerta di trasporto Concetto di accessibilità Definizione di logistica e logistica integrata - Modi e forme di trasporto Il ruolo degli enti pubblici nel controllo dell offerta Accesso al mercato del trasporto per i diversi modi di trasporto Il ruolo degli enti internazionali per le diverse forme di trasporto IATA, ICAO, IMO, WTO Concorrenza/integrazione tra le diverse forme di trasporto Equazione generale del moto trazione e potenza - resistenze al moto resistenze ordinarie per veicoli terrestri: al rotolamento e aerodinamiche formule sintetiche per veicoli stradali e ferroviari - Resistenze addizionali per veicoli terrestri: pendenza, resistenza in curva, resistenze di inerzia Forze agenti su un aeromobile spinta e forza aerodinamica portanza e resistenza polare del profilo alare efficienza aerodinamica - Forze agenti su un natante galleggiamento e resistenze all avanzamento Condizioni di moto (avviamento, regime, decelerazione) Soluzione dell equazione generale del moto Moto del veicolo isolato diagramma del moto velocità di marcia e velocità commerciale - Diagramma triangolare, trapezio e con fase di coasting spazio di frenatura per un veicolo stradale formule per la determinazione dello spazio di frenatura di un convoglio ferroviario peso frenato - Infrastrutture lineari e impianti di trasporto sistemi stradale, ferroviario, aereo e marittimo Rappresentazione del sottosistema di offerta di trasporto Grafo dell offerta di trasporto - Nodi e archi - Grafi connessi e alberi Concetto di percorso itinerari stradali e ferroviari la funzione dei deviatoi ferroviari rotte marittime rotte aeree e aerovie Funzioni di costo d arco Definizione di rete di trasporto Costo generalizzato di trasporto costi monetari e costi temporali - costi d arco e di percorso quantificazione delle diverse componenti di costo - Costi additivi e non additivi costi costanti e congestionati concetto di flusso d arco e di percorso - Costi di produzione del servizio di trasporto costi fissi e operativi costi di investimento e manutenzione costi d uso delle infrastrutture Componenti del costo logistico - Esternalità e costi esterni del trasporto Congestione e sicurezza indicatori per la quantificazione dei costi esterni Il deflusso negli impianti lineari definizioni iniziali: flusso e capacità; intervallo spaziale e distanziamento spaziale; distanziamento temporale - Deflusso per sistemi stradali Ipotesi iniziali: approccio macroscopico, condizioni stazionarie Densità e portata Velocità media spaziale e temporale determinazione delle variabili del deflusso per strade a più corsie - La relazione flussodensità e velocità-portata capacità e densità limite condizioni di flusso libero, perturbato e condizionato - Modelli di Greenshields e Greenberg Concetto di livello di servizio I livelli di servizio e le prestazioni dell infrastruttura - Deflusso nei sistemi a densità controllata Sistemi di distanziamento e sicurezza della circolazione distanza minima di sicurezza tra treni lungo la linea distanziamento variabile e fisso potenzialità e capacità - Circolazione ferroviaria con distanziamento fisso segnalamento a due e tre aspetti lunghezza minima delle sezioni di blocco limiti per la velocità massima di esercizio blocco automatico a correnti codificate - Linee ferroviarie in condizioni di circolazione omotatica ed eterotatica Interoperabilità tra sistemi ferroviari Circolazione ferroviaria in stazione movimenti di stazione e di manovra - Itinerari di arrivo, partenza e transito criteri di sicurezza per l utilizzo degli itinerari - potenzialità del binario e della stazione Rotte marittime e aeree sistemi point-to-point e sistemi hub-and-spoke relazione tra i diversi soggetti (regulator, service pr oviders, fornitori del servizio di trasporto) - La suddivisione dello spazio aereo e il sistema di controllo della navigazione aerea Il sistema ATC (regioni di informazione di volo, FIR; spazio aereo superiore e inferiore; regioni e zone di controllo) - regole di circolazione dei natanti Vessel Traffic Service (VTS) Sistemi di trasporto collettivo capacità di una linea Tempo di giro, frequenza e veicoli in circolazione - Sistema a navetta semplice con fermata intermedia: calcolo del tempo di giro - Sistemi a navetta multipla circolare monodirezionale e bidirezionale Impianti puntuali e caratteristiche del deflusso sistemi a canali serventi tasso di arrivo e tempi di servizio intensità di traffico - Determinazione della legge degli arrivi e del tempo di servizio capacità del sistema, tempi di attesa e lunghezza della coda - La domanda di trasporto caratteristiche principali la matrice origine/destinazione domanda di trasporto e flussi di traffico - Stima della domanda di trasporto da indagini campionarie tipologia di indagini modelli per la stima della domanda di trasporto Esercitazione/Laboratorio Calcolo delle resistenze ordinarie ed accidentali per veicoli stradali - Calcolo delle resistenze ordinarie e accidentali per veicoli ferroviari - Calcolo dello spazio di frenatura per un veicolo stradale e per un convoglio ferroviario - Resistenze al moto per un natante - Identificazione del sistema territoriale e del periodo temporale di riferimento Individuazione dell area di studio per un sistema territoriale Le zone di traffico e i centroidi - Relazioni tra l area di studio e l ambiente esterno estrazione del grafo e della rete dell offerta di trasporto - Individuazione dei costi d arco per reti di trasporto modale - L algoritmo di Dijkstra per l individuazione dei percorsi di costo minimo in una rete di trasporto - Calcolo della portata oraria e delle velocità per un tronco stradale in condizioni di deflusso stazionario Calcolo del flusso medio, della velocità media e della densità media per un tronco stradale a più corsie - Applicazione del modello di Greenshields ad un tronco stradale Individuazione dei parametri critici di un tronco stradale a partire dalla relazione tra velocità e densità - Potenzialità di una sezione di linea con blocco elettrico automatico a circuito di binario, segnalamento a tre aspetti - Potenzialità di una sezione di linea a blocco elettrico con correnti codificate a 4 codici Sistemi di trasporto collettivo in sede propria: diagrammi del moto e calcolo dello spazio di arresto - Sistemi di trasporto collettivo: determinazione delle caratteristiche del servizio (frequenze, tempi di giro, capacità) - Calcolo delle grandezze rilevanti per un impianto puntuale - Verifica della capacità di un impianto puntuale - Stima della domanda di trasporto da indagini campionarie - Stima della domanda di trasporto da modello Metodi di accertamento e Valutazione L esame consiste in una prova scritta teorico-applicativa. Sono oggetto della prova scritta un congruo numero di quesiti inerenti i contenuti del corso, come indicato nel programma. L obiettivo della prova è di valutare le conoscenze acquisite, la capacità di applicare la conoscenza in ambito professionale a supporto di gruppi di lavoro chiamati alla progettazione e pianificazione dei sistemi di trasporto, la capacità di comprendere e discernere i limiti e le condizioni di applicazione delle soluzioni tecniche con particolare riferimento alle caratteristiche e alle componenti fondamentali del sistema di trasporto. Dettaglio prova d esame: La prova d'esame si articola in 3 quesiti ciascuno composto da 2-4 domande teoriche/pratiche del tutto analoghe a domande di un esame orale. Ai singoli quesiti non è assegnato alcun punteggio in particolare, perchè la valutazione dell'elaborato è complessiva. Testi adottati Oltre gli appunti delle lezioni, autonomamente redatti dagli studenti, per lo studio è consigliata la consultazione dei seguenti testi: Ricci S. (2011), Tecnica ed economia dei trasporti , Hoepli Postorino M. N. (2009), Introduzion e alla pianificazione del sistema di trasporto aereo, FrancoAngeli Di Gangi M., Postorino M.N. (2005) Modelli e procedure per l'analisi dei sistemi di trasporto: Esercizi ed applicazioni , FrancoAngeli Cantarella G.E. ( a cura di) (2008) Introduzione alla tecnica dei trasporti, II edizione, UTET. Gattuso D. (2008). Meccanica della locomozione. Esercizi ed applicazioni , FrancoAngeli Vitetta A.(2003) Il deflusso nei sistemi di trasporto: Esercizi ed applicazioni , FrancoAngeli UNIVERSITA DEGLI STUDI MEDITERRANEA DI REGGIO CALABRIA Subject Code Subject Name Professor Department: Degree course: Class: Type of educational activity: Disciplinary Area: Scientific-Disciplinary Sector: Compulsory preliminary exams: Course Year: Semester: Teaching modalities ECTS: 6 Hours: 48 Technique and Economy of Transport Maria Nadia Postorino DICEAM Engineering L7 Qualifying Civil Engineering ICAR/05 Knowledge suggested in: Advanced Mathematical Analysis I and II, Physics I III I Traditional lessons Goal of the course: The course deals will the analysis of elements and infrastructures that characterize the transport system. It is addressed to provide students with basic knowledge on surface, sea and air transport systems. Particularly, the course will deal with the functional characteristics of transport systems, included transit systems, the basic principles of graph theory, transport demand models, traffic flow theory. Finally, topics concerning transport costs and economic convenience of transport projects will be covered. Detailed course program Transports and economic development Definition of transport systems Demand and supply transport sub-systems definitions of logistic accessibility the role of local authorities to control transport supply access to market for the several transport modes the role of international bodies for the several transport systems IATA, ICAO, IMO, WTO competition/integration among the several transport systems Motion equation traction and power ordinary resistance for land vehicles formulas for road and rail vehicles additional resistance for land vehicles forces acting on aircraft thrust and aerodynamics forces lift and resistance airfoil and drag polar forces acting on ships - buoyant force and resistances Motion conditions (start, cruise, slowing down) Solution of the motion equation motion of a single vehicle motion diagrams running speed and commercial speed stopping distance for road vehicles formulas to compute stopping spaces for rail vehicles Linear infrastructures and transport plants road, rail, air and sea systems transport supply representations graph of the transport supply vertices and edges connected graphs and trees paths road and railroad paths role of railroad switches sea routes air routes and airways edge cost functions transport network concept Generalized cost of transport monetary and time costs edge and path costs computation of the several cost components additional and not-additional costs constant and congested costs edge and path flow production costs of the transport service fixed and operational costs investments and maintenance costs logistic cost components externalities congestion and safety indicator to quantify transport external costs Traffic flow for linear plants preliminary definitions: flow and capacity; space and time headway road traffic flow theory Macroscopic approach, stationary conditions traffic density and volume average space and time speed flow variables for more-lane roads volume-density and speed-density relationships capacity and jam density free and congested flow - Greenshields and Greenberg models level of service (LOS) LOS and infrastructure performances Space headway and safety in constrained systems minimum safety distance between trains variable and fixed headway - railroad flow with fixed headway two- or three-step space headway system same-speed or variable-speed railroad interoperability among railway systems flow and paths in railway stations safety criteria to use railway station paths capacity of stations Sea and air routes point-to-point and hub-and-spoke systems relationships among actors (regulator, service providers, air service companies) air space and air navigation control system Air Traffic Control system flight information region, superior and inferior air space, control regions and zones rule for ship circulation - Vessel Traffic Service Transit systems line capacity run time, travel time, frequency and circulating vehicles simple and multiple shuttle systems, mono- and bi-directional systems Queuing theory servers arrivals and service time traffic intensity arrival distribution system capacity, waiting time and queue length Transport demand main features origin/destination matrix transport demand and traffic flows demand estimate from surveys type of surveys models to estimate transport demand Practice/Laboratory Ordinary and additional resistances for road vehicles Ordinary and additional resistances for railroad vehicles stopping space for road and railroad vehicles identification of the territorial system in the reference time period Study area Traffic zones and centroids Relationships between study area and external environment identification of graph and network of the transport supply identification of edge costs for transport networks Dijkstra algorithm to identify minimum cost paths in a transport network hourly volumes and speeds for a unit-length road in stationary conditions average volume, speed and density for a unit-length road with multiple lanes Greenshields model applied to a unit-length road critical values for a unit-length road starting from the relationship between speed and density capacity of a railroad section with fixed space headways system several space-headway systems for several speed conditions motion diagrams for transit systems and computation of the stopping distance service features for transit systems (frequency, travel times, capacity) analysis of a queue system and computation of the relevant variables demand estimate from surveys application of choice models to estimate transport demand Evaluation method: Written test made by theoretical and practical questions. Questions will concern the course contents, as described in the detailed program. The goal of the written test is to evaluate students knowledge, their ability to apply such knowledge in a working environment to support professionals in planning and designing transport systems, their ability to understand the limits and the operational applicability of technical solutions, with particular reference to the key components of transport systems. Resources and main references Apart from lesson notes autonomously written by students, the following books are suggested: Ricci S. (2011), Tecnica ed economia dei trasporti , Hoepli Postorino M. N. (2009), Introduzione alla pianificazione del sistema di trasporto aereo, FrancoAngeli Di Gangi M., Postorino M.N. (2005) Modelli e procedure per l'analisi dei sistemi di trasporto: Esercizi ed applicazioni , FrancoAngeli Cantarella G.E. ( a cura di) (2008) Introduzione alla tecnica dei trasporti, II edizione, UTET. Gattuso D. (2008). Meccanica della locomozione. Esercizi ed applicazioni , FrancoAngeli Vitetta A.(2003) Il deflusso nei sistemi di trasporto: Esercizi ed applicazioni , FrancoAngeli
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