Riassunto Materiale Teorico di TEORIA DEI SISTEMI DI TRASPORTO, Bocci Edoardo, Panieri di Teoria dei sistemi

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DEFINIZIONI GENERALI

• La strada è l’area (o la struttura) ad uso pubblico destinata alla circolazione dei pedoni, dei veicoli e degli animali. La strada poggia direttamente o per mezzo di particolari opere sul terreno. • La domanda di traffico è individuata dal volume di traffico, dalla sua composizione e categoria, e dalla velocità media del deflusso. Essa determina la scelta della sezione stradale e dell’intervallo di velocità di progetto che definisce l’offerta di traffico. • Le reti stradali sono caratterizzate da aspetti funzionali quali: il tipo di movimento (transito, distribuzione, penetrazione, accesso), entità dello spostamento (distanza mediamente percorsa dai veicoli), funzione assunta nel contesto (collegamento nazionale, interregionale, provinciale, locale), componenti e categorie di traffico (veicoli pesanti, pedoni ecc.). • Gli elementi delle sezioni stradali sono gli spazi stradali definiti come elementi modulari che consentono l’organizzazione della piattaforma stradale e dei suoi margini. • Gli elementi geometrici dell’asse stradale consentono lo sviluppo del tracciato stradale (rettifilo, curva circolare, curva a raggio variabile). • La sovrastruttura stradale è la parte del corpo stradale costituita da strati sovrapposti, di materiali e spessori diversi, aventi la funzione di sopportare le azioni indotte dal traffico, trasmetterle al terreno di appoggio (sottofondo) e di garantire regolarità e sicurezza di guida.

1. LE FASI PRINCIPALI DELLA

COSTRUZIONE DI UNA STRADA

• La progettazione geometrica consiste nell’identificazione di una adeguata offerta di traffico e nella adeguata combinazione di tutti gli elementi modulari e geometrici che la compongono. • Il dimensionamento consiste nella scelta dei materiali e degli spessori degli strati, costituenti la sovrastruttura stradale, atti a resistere ai carichi di traffico. • La costruzione dell’opera include le prove di qualifica dei materiali (accettazione dei materiali o delle miscele) e la posa in opera (realizzazione in cantiere e accorgimenti costruttivi). • Le verifiche consistono nelle prove di controllo su materiali prelevati e in sito.
  2. LE RETI Si definisce rete stradale il complesso di tutti i collegamenti stradali (strade) posti al servizio di un determinato territorio. In generale il sistema globale delle infrastrutture stradali viene rappresentato mediante un insieme di nodi (o interconnessioni) collegati tra loro tramite archi. Nodo = centro del territorio in cui si originano o terminano gli spostamenti ovvero il punto di intersezione tra due o più strade. Arco = collegamento tra due nodi (strada). Con il fine di valorizzare il patrimonio infrastrutturale, ordinare i compiti dei vari tronchi, regolarizzare lo sviluppo socio-economico dell’area territoriale di inserimento, migliorare il funzionamento della rete e quindi il livello di sicurezza occorre individuare un ordinamento delle infrastrutture stradali e un rapporto gerarchico. Fattori per la caratterizzazione funzionale delle reti stradali: • tipo di movimento servito (transito, distribuzione, penetrazione, accesso); • entità dello spostamento (distanza di percorrenza media); • funzione assolta nel contesto territoriale (collegamento nazionale, interregionale, provinciale, locale); • componenti e categorie di traffico (pedoni, animali, veicoli).

3. LE INTERCONNESSIONI

Le reti stradali sono raccordate da interconnessioni che, se omogenee, collegano strade della stessa rete , e se disomogenee collegano strade appartenenti a reti di livello funzionale adiacente. • interconnessione primaria: nella rete primaria o tra primaria e principale; • interconnessione principale: nella rete principale o tra rete principale e secondaria; • interconnessione secondaria: nella rete secondaria o tra rete secondaria e locale; • interconnessione locale: nella rete locale.

4. CLASSIFICAZIONE

TIPOLOGICA DELLE STRADE

Art.2 del codice della strada: le strade sono classificate sulla base delle loro caratteristiche costruttive, tecniche e funzionali, nei seguenti tipi:

ELEMENTI COSTRUTTIVI DELLA SEDE STRADALE La carreggiata è la parte della strada destinata allo scorrimento dei veicoli. Essa è composta da una o più corsie di marcia , è pavimentata ed è delimitata da strisce di margine. La corsia è la parte longitudinale della strada, normalmente delimitata da segnaletica orizzontale, di larghezza idonea a permettere il transito di una sola fila di veicoli. La corsia è il modulo fondamentale della carreggiata. • corsia di marcia : corsia facente parte della carreggiata, destinata alla normale percorrenza o al sorpasso; • Corsia riservata : corsia di marcia destinata alla circolazione esclusiva di una o solo di alcune categorie di veicoli; • Corsia specializzata : corsia destinata ai veicoli che si accingono ad effettuare determinate manovre, quali svolta, attraversamento, sorpasso, decelerazione, accelerazione, manovra per la sosta o che presentino basse velocità (corsia di arrampicamento) o altro; • Corsia di emergenza : corsia, adiacente alla carreggiata, destinata alle soste di emergenza, al transito dei veicoli di soccorso ed, eccezionalmente, al movimento dei pedoni.

• La banchina è la parte della strada, libera da qualsiasi ostacolo (segnaletica verticale, delineatori di margine, dispositivi di ritenuta), compresa tra il margine della carreggiata e il più vicino tra i seguenti elementi longitudinali: marciapiede, spartitraffico, arginello, ciglio interno della cunetta, ciglio superiore della scarpata nei rilevati. Crea un franco di sicurezza tra la corsia e gli elementi disposti lungo i margini. • La piattaforma è la parte della sede stradale che comprende una o più carreggiate complanari, le banchine, i margini (eventuali) interno e laterale, le corsie riservate, le corsie specializzate, le fasce di sosta laterale e le piazzole di sosta o di fermata dei mezzi pubblici (se esistenti). • Il marciapiede è la parte della strada, esterna alla carreggiata, rialzata o altrimenti delimitata e protetta, destinata ai pedoni. • Il dispositivo di ritenuta è un elemento di protezione volto ad evitare la fuoriuscita dei veicoli dalla piattaforma o comunque a ridurne le conseguenze dannose. • La fascia di pertinenza è la striscia di terreno compresa tra la carreggiata più esterna e il confine stradale. È parte della proprietà stradale e può essere utilizzata solo per la realizzazione di altre parti della strada. • La fascia di rispetto è la striscia di terreno, esterna al confine stradale, sulla quale esistono vincoli alla realizzazione, da parte del proprietario del terreno, di scavi, costruzioni, recinzioni, piantagioni, depositi e simili. Per la larghezza vedere gli articoli 26, 27 e 28 del DPR 495/92. • La fascia di sosta laterale è la parte della strada adiacente alla carreggiata, separata da questa mediante striscia di margine discontinua e comprendente la fila degli stalli di sosta e la relativa corsia di manovra.

La piattaforma stradale si ottiene assemblando una serie di elementi concepiti come moduli e quindi ripetibili.

1. IL PROGETTO DELLA SEZIONE

STRADALE

Il progetto della sezione stradale consiste nel fissare il numero di elementi e la loro dimensione (portata) in modo da garantire la desiderata qualità della circolazione (livello di servizio) in funzione della domanda di trasporto. Le dimensioni della sezione trasversale dipendono : • dalla velocità, dai volumi di traffico e dalla qualità della circolazione che si vuole garantire; • dalla posizione altimetrica dell’asse stradale rispetto al piano di campagna; • dalle caratteristiche geotecniche del terreno; • da considerazioni economiche (costo di esproprio dei terreni, opere). Di seguito vengono riportate alcuni esempi di organizzazione della piattaforma stradale.

DISTANZE DI VISUALE LIBERA E DISTANZE

DI VISIBILITA’

La distanza di visuale libera rappresenta la lunghezza del tratto di strada che il conducente riesce a vedere davanti a sé senza considerare l’influenza delle condizioni del traffico, atmosferiche e di illuminazione della strada. In fase progettuale tale distanza deve essere sempre confrontata con le seguenti distanze di visibilità: • distanza di visibilità per l'arresto = spazio minimo necessario perché un conducente possa arrestare il veicolo in condizione di sicurezza davanti ad un ostacolo imprevisto. • distanza di visibilità per il sorpasso = lunghezza del tratto di strada occorrente per compiere una manovra di completo sorpasso in sicurezza, quando non si possa escludere l’arrivo di un veicolo in senso opposto. • distanza di visibilità per la manovra di cambiamento di corsia = lunghezza del tratto di strada occorrente per il passaggio da una corsia a quella ad essa adiacente nella manovra di deviazione in corrispondenza di punti singolari (intersezioni, uscite, ecc.).

MEZZI CIRCOLANTI SU STRADA: Come osservato nella lezione 1, i

mezzi circolanti su strada possono essere suddivisi in diverse categorie, delle quali fanno parte: • Autovetture: veicoli per il trasporto di persone (fino a 9 posti). • Autobus: veicoli per il trasporto di più di 9 persone • Autocarri: destinati al trasporto merci. • Autotreni: formati da due unità distinte (autocarro+rimorchio con almeno 2 assi) delle quali una è la motrice. • Autoarticolati: costituiti da un trattore e da un semirimorchio che non ha l’asse anteriore e si appoggia sul trattore a mezzo di un perno. • Autosnodati: composto da più elementi dei quali uno motore, tutti idonei al carico. elle infrastrutture aeroportuali e ferroviarie.

CINEMATICA DI UN VEICOLO: La norma spesso schematizza il veicolo

come un punto materiale e la traiettoria di un veicolo in rettifilo come un moto rettilineo uniforme. Esempio: manovra di sorpasso in velocità. In altre situazioni il moto del veicolo viene assunto come moto uniformemente accelerato o decelerato. Esempio: distanza per l’arresto. In altre situazioni ancora il moto si assume come moto circolare uniforme. Esempio: tratti in curva circolare.

DINAMICA DI UN

VEICOLO: Dal punto di vista dinamico, in un

veicolo si equilibrano: • Forze di trazione, che ne producono l’avanzamento; • Resistenze al moto, che possono essere distinte in: o Ordinarie, cioè sempre presenti quando il veicolo è in moto (es. resistenza al rotolamento o aerodinamica) o Addizionali, cioè presenti soltanto in alcune situazioni (es. pendenza, curva,

inerzia). RESISTENZA

AL MOTO: Le resistenze al moto ordinarie, sempre presenti quando il

veicolo è in moto, sono: • resistenza al rotolamento o resistenza per la deformabilità di ruota ed infrastruttura o resistenza di attrito nei perni • resistenza aerodinamica • resistenza in curva.

RESISTENZA AL ROTOLAMENTO PER

DEFORMAZIONE: La deformabilità della ruota e della infrastruttura comporta la creazione di una

superficie di appoggio, di estensione variabile in funzione del tipo di ruota e di suolo: • estensione rilevante per ruote stradali (con pneumatici di gomma e bassa pressione di gonfiaggio) • piccola estensione per ruote ferroviarie su binari in acciaio (la resistenza al rotolamento per deformazione può quindi essere considerata trascurabile ). A veicolo fermo (v = 0) la distribuzione delle reazioni del terreno sull’area di impronta è simmetrica così che la retta di applicazione della risultante coincide con quella del peso. Negli pneumatici, rd dipende da: • Tecnica costruttiva dello pneumatico cioè radiale o bias (i radiali sono meno deformabili quindi garantiscono rd minori) • Mescola (la gomma sintetica dà un rd maggiore rispetto alla gomma naturale) • Tipo di pavimentazione • Pressione di gonfiaggio (se le pavimentazioni sono dure, rd diminuisce con la pressione di gonfiaggio; per pavimentazioni

deformabili rd aumenta con la pressione di gonfiaggio) • Velocità (alta v, elevato rd) • Raggio della ruota (maggiore è il raggio, minore è rd) • Temperatura (maggiore è la temperatura, minore è rd).

RESISTENZA AL ROTOLAMENTO PER

ATTRITO: La

resistenza dovuta all’attrito insorge a causa degli scorrimenti: • tra boccola e fuselli nel caso dei veicoli ferroviari (val. alti) • tra i perni delle ruote ed i relativi cuscinetti nel caso dei veicoli stradali (valori trascurabili. Lo studio delle perdite per attrito si riconnette alla teoria della lubrificazione. Possiamo avere: • lubrificazione per capillarità • lubrificazione meccanica La lubrificazione avviene bene se è impedito il contatto tra le superfici in moto relativo, ⇒all’attrito tra i solidi si sostituisce l’attrito interno del lubrificante. Inconvenienti della boccola ad attrito: elevata resistenza all’avviamento, pericolo di rottura del velo d’olio ad elevata velocità.

RESISTENZE AL MOTO: Le resistenze al moto ordinarie, sempre presenti quando il

veicolo è in moto, sono: • resistenza al rotolamento o resistenza per la deformabilità di ruota ed infrastruttura o resistenza di attrito nei perni • resistenza aerodinamica.

RESISTENZA AERODINAMICA: La resistenza aerodinamica è la resistenza

che incontra un veicolo che si muove con velocità V attraverso un fluido (nello specifico l’aria) ed è la somma di 3 contributi: • Resistenza di forma, legata ai moti di turbolenza che determinano sovrappressioni dell’aria di fronte al veicolo e depressioni nella parte posteriore; • Resistenza laterale dovuta all’attrito tra le correnti d’aria e le pareti del veicolo (trascurabile per i mezzi su strada); • Resistenza per il deflusso dell’aria attraverso il radiatore, le prese d’aria ed i finestrini del veicolo.

strade), quindi si può affermare che la pendenza i = tan α ≈ senα. Ovviamente in discesa tale forza va a favore di moto. EQUILIBRIO DI UN VEICOLO: Il contatto tra ruota e suolo è un vincolo attraverso il quale si trasmettono le forze che vanno ad equilibrare quelle dovute alla massa del veicolo, le resistenze al moto e le forze traenti. Queste forze permettono il movimento e la stabilità del veicolo. La reazione vincolare è costituita da una forza che può ritenersi applicata nel baricentro dell’area di contatto. Tale forza può essere decomposta secondo tre assi ortogonali. Le componenti tangenti al suolo sono consentite da un particolare fenomeno denominato aderenza: fenomeno in virtù del quale due corpi, compressi l’uno sull’altro, sono in grado di trasmettersi reciprocamente forze tangenziali. Per semplificare l’analisi delle interazioni ruota/suolo si studiano separatamente aderenza longitudinale e aderenza trasversale.

ACQUAPLANING: Con il termine aquaplaning ("slittamento sull'acqua") si intende il fenomeno di

galleggiamento di un veicolo in movimento a causa di uno strato d’acqua sulla strada. Più precisamente si verifica quando l'acqua, tipicamente di origine piovana, tra le ruote e il manto stradale è in quantità tale da non permettere più il contatto di queste due superfici. In presenza di acqua sulla superficie stradale, lo pneumatico realizza un contatto aderente con la pavimentazione evacuando l’acqua lateralmente e attraverso le scolpiture sul battistrada. Il fenomeno dell'aquaplaning si verifica quando l'acqua non riesce ad essere espulsa e si interpone tra gli pneumatici e la strada. L'acqua si accumula davanti alle ruote finché la sua pressione supera quella esercitata al suolo dagli pneumatici, che perdono così l'aderenza con il manto stradale. Questa perdita di aderenza fa slittare le ruote e impedisce al veicolo di rispondere correttamente ai comandi del conducente (sterzate, frenate e accelerazioni). In questi casi, il veicolo può andare fuori controllo, sbandare o finire in testacoda. L'aquaplaning può essere parziale, quando coinvolge solo alcune delle ruote di un veicolo, generando specialmente in curva problemi di sottosterzo o sovrasterzo. Il fenomeno aquaplaning è provocato da diversi fattori: • eccessiva velocità del veicolo, • proporzione tra la massa e la superficie di aderenza dello stesso, • spessore dello strato d'acqua presente sul manto stradale, • condizioni d'usura e tipo degli pneumatici usati, • efficienza delle sospensioni. I rimedi principali sono: • moderazione della velocità in condizioni di pioggia o di bagnato • pneumatici adeguati, dotati di particolari scolpiture sui battistrada appositamente studiati per far defluire, comprimendola, la maggiore quantità d'acqua che si viene a trovare tra la ruota e l'asfalto. • Pavimentazioni con tappeto di usura drenante, che permette di evitare gli accumuli di acqua sulla superficie stradale.

L’ADERENZA TRASVERSALE: Durante il moto

l'aderenza non è impegnata soltanto in senso longitudinale, ma anche trasversalmente alla traiettoria del veicolo: • in rettifilo a causa del vento o d'irregolarità della pavimentazione; • in curva a causa della forza centrifuga. Infatti anche in tale direzione è possibile trasmettere forze tra ruota e suolo ed anche in tal caso si determina una deformazione della ruota. Il fenomeno è apprezzabile solo su strada e viene detto deriva. Quando una ruota che rotola nel piano xz è sottoposta, oltre al carico P, ad una forza trasversale Fy, non si muove lungo x, bensì secondo una direzione x’ inclinata rispetto a x di un angolo ε detto angolo di deriva. Guardando la ruota da dietro , si osserva che la forza trasversale Fy è applicata nel baricentro della ruota stessa, mentre la componente trasversale della reazione aderente Ry è applicata nel punto di contatto tra pneumatico e strada. Il momento che si crea tra le due forze determina una deformazione trasversale dello pneumatico. Guardando la ruota dall’alto, si osserva che la forza trasversale Fy è sempre applicata nel baricentro della ruota stessa, mentre la componente trasversale della reazione aderente Ry (freccia arancione) è la risultante delle pressioni trasversali nell’area di contatto tra pneumatico e strada ed è quindi posizionata nella parte posteriore dell’area di contatto stessa. Il momento che si crea tra le due

ALTEZZA DI SABBIA: una misura della macrotessitura è

fornita dall’altezza di sabbia, che rappresenta l’altezza media delle asperità intergranulari. Sulla pavimentazione viene versata una quantità prestabilita (il volume noto V) di sabbia monogranulare. Con una spatola la sabbia viene sparsa per riempire i vuoti interganulari e formare una superficie circolare. Si misurano quindi due diametri ortogonali e si calcola l’altezza di sabbia HS con la seguente formula:

PROFILOMETRO LASER: il profilometro laser è una macchina ad alto rendimento che

misura in continuo la macrorugosità della pavimentazione. È costituita da un’unità di proiezione laser che illumina una piccola area della superficie e da una lente dell’unità di proiezione che mette a fuoco l’energia emessa. Una parte dell’energia viene dispersa, un’altra viene raccolta da una lente nel sistema ottico di ricezione. La frazione di luce captata viene focalizzata in un’immagine.

SKID TESTER: Lo Skid Resistence Test consente di misurare la perdita

di energia dovuta allo strisciamento , sulla superficie stradale bagnata, di un pattino gommato montato all’estremità di un pendolo. Il pattino è realizzato con la stessa gomma degli pneumatici ed il pendolo viene premuto sulla pavimentazione con una pressione paragonabile a quella di uno pneumatico reale. Nella posizione iniziale 1 il pendolo di massa m ha un’energia potenziale mgH. Quando il pendolo passa in posizione 2 , parte di questa energia si perde nello strisciamento e alla fine della prova (posizione 3 ) il pendolo risalirà fino ad un’altezza h < H. L’energia dissipata con lo strisciamento (mgH– mgh) dipende dalla microtessitura della pavimentazione. Il risultato della prova si esprime in BPN (British Pendulum Number) e rappresenta la media delle ultime 3 ripetizioni di prova effettuate (sulle 5 totali). Lo skid test è consente di misurare l’aderenza della pavimentazione. Poiché è stato dimostrato che l’aderenza misurata con tale prova è principalmente legata alla microrugosità della pavimentazione, non è errato affermare che lo skid test permette di valutare la microtessitura di una superficie stradale.

SCRIM: Lo SCRIM è un apparecchio ad alto rendimento in grado di misurare il coefficiente di aderenza trasversale

(CAT) di una pavimentazione. L’apparecchiatura è costituita da un autocarro sul quale è montata una ruota (di misura con dimensioni, caratteristiche e pressione di gonfiaggio prestabilite) inclinata di 20° rispetto alla direzione longitudinale di movimento dell’autocarro. Il peso applicato sulla ruota è di 2 kN. Un sistema idraulico consente l’apertura o la chiusura dell’erogazione dell’acqua per l’irrorazione del manto stradale. La velocità di avanzamento del mezzo varia tra 25 e 80 km/h. Il sistema registra la forza agente perpendicolarmente al piano di rotazione della ruota. Il CAT è definito come il rapporto tra la forza tangenziale misurata ed il carico verticale agente sulla ruota stessa.

TRAZIONE E FRENATURA DELLA RUOTA –

FORZA TRAENTE E COPPIA MOTRICE: L’avanzamento

della ruota di un veicolo può essere provocato in due modi: • applicando alle ruote una forza traente ed in questo caso si parla di ruota trainata; • collegando le ruote ad un motore in grado di trasmettere loro una coppia motrice ed in questo caso si parla di ruota motrice. Nel caso di ruota trainata, la forza traente nella direzione voluta per il moto si realizza mediante la spinta di un altro veicolo (ad esempio in un rimorchio), di motore un altro asse (ad esempio per le ruote posteriori di un mezzo a trazione anteriore) oppure in caso di motore non collegato alle ruote ma in grado di applicare una spinta (ad esempio motori a reazione o ad elica). Nella ruota motrice, il motore trasmette direttamente alle ruote una coppia motrice e si genera una reazione vincolare, al contatto tra ruota e suolo, che provoca il moto.

FORZA FRENANTE E COPPIA FRENANTE: Il

rallentamento di un veicolo può avvenire in due modi: • applicando al veicolo una forza frenante di verso opposto a quello del moto (ad esempio nelle funivie); • applicando una coppia frenante di verso opposto a quello della rotazione delle ruote (nel caso di veicoli ferroviari e stradali).

RUOTA TRAINATA: Rappresentare le azioni (forze e momenti) in una ruota

trainata che si muove verso destra con velocità v e scrivere le equazioni di equilibrio.

COPPIA MOTRICE: Rappresentare le azioni (forze e momenti) in una ruota di un asse stradale

collegato ad un albero motore, che applica una coppia motrice M determinando il movimento del veicolo verso destra con velocità v. Scrivere le equazioni di equilibrio.

COPPIA FRENANTE: Rappresentare le azioni (forze e momenti) in una ruota di un asse

stradale collegato ad un albero motore, che applica una coppia frenante Mf determinando la decelerazione del veicolo che si sta muovendo verso destra con velocità v. Scrivere le equazioni di equilibrio.

siamo “buchi” tra una marcia e l’altra (la curva caratteristica è quasi verticale nel tratto finale per le marce basse, quindi per esempio il veicolo in salita potrebbe non riuscire ad accelerare in 1ª ma in 2ª non riesce a camminare) si segue la seguente

procedura progettazione. Procedura di progettazione (es. motore a 4 marce): • Si traccia la curva FIV per la 4ª marcia in presa

diretta (ε4 = 1) • Si traccia la curva di resistenza al moto R4 tangente a FIV • Si traccia un’iperbole equilatera Pcost passante per Vmax, 4 • Si traccia la curva FIII per la 3ª marcia, passante per l’intersezione tra R4 e Pcost ed avente il rapporto ε3 calcolato con la seguente formula. Si procede in questa maniera per ogni marcia.

EQUAZIONE DI TRAZIONE: Si consideri un veicolo che si muove a velocità v,

soggetto all’accelerazione dv/dt. Imponendo l’equilibrio di tutte le forze nella direzione di v si ottiene l’equazione della trazione: dove: T è la forza di trazione, Rtot è la risultante di tutte le resistenze (Rrotazione, Raerodinamica, Rcurva, Rpendenza), W/g è la massa del veicolo α è un coefficiente >1 che tiene conto della presenza di masse rotanti collegate cinematicamente con le ruote. α è l’unico parametro ignoto dell’equazione della trazione e può essere determinato imponendo l’uguaglianze tra l’energia cinetica del veicolo reale (legata alla velocità delle masse rotolanti) e l’energia cinetica di un veicolo ipotetico di massa α W / g. L’equazione della trazione è di fondamentale interesse nello studio del moto e consente di risolvere tutti i problemi della locomozione terrestre sia in fase di esercizio che di progetto. In fase di esercizio: • studio del moto su un determinato percorso determinando i cosiddetti diagrammi del moto; • configurazione del convoglio: carico trasportabile su un certo percorso. In fase di progetto: • della via, per la determinazione del valore massimo della pendenza compatibile con le prestazioni del veicolo; • del veicolo, per la determinazione delle caratteristiche del mezzo avendo noto il percorso.

MOTO DI FRENATURA: SPAZIO D’ARRESTO:

Si definisce spazio d’arresto lo spazio minimo necessario perché un conducente possa arrestare il veicolo in condizione di sicurezza davanti ad un ostacolo imprevisto. Definire lo spazio di arresto assume notevole importanza: • ai fini della sicurezza (la distanza di arresto deve risultare libera da ostacoli per eseguire in condizioni di sicurezza la fase di frenatura); • in termini di prestazione delle linee (ad es. per la metropolitana è importante calcolare la distanza di arresto al fine di ottimizzare la distanza tra un convoglio ed il successivo). Lo spazio d’arresto è pari alla somma di 3 distanze: • S1: spazio percorso durante il tempo di percezione occorrente affinché il conducente si renda conto della necessità di fermarsi (presenza di un ostacolo, ecc.); • S2: spazio percorso durante il tempo di reazione necessario perché il conducente azioni i freni; • S3: spazio di frenatura percorso dall’istante di applicazione della coppia o sforzo frenante fino all’arresto. S1 + S2 = τ ∙ v dove τ (s) = il tempo psicotecnico di percezione e reazione = 2.8– 0.01 v (km/h) Ad esempio τ = 2.6 s per v = 20 km/h, τ = 1.4 s per v = 140 km/h (quando l’utente viaggia ad una velocità maggiore tende ad essere più concentrato nella guida). In situazioni particolari quali incroci o tratti di difficile lettura ed interpretazione (intersezioni complesse, innesti o deviazioni successive) il tempo va maggiorato di 1 secondo nel caso di strada extraurbana e fino a 3 secondi in ambito urbano. S3 si calcola analiticamente integrando l’equazione della trazione.

FRENO A TAMBURO: Il freno a tamburo è costituito da un cilindro rotante (detto tamburo)

solidale col sistema da frenare e da uno o più ceppi realizzati in materiale d'attrito, atti ad esercitare una forza sul cilindro, che

prendono il nome di ganasce. Un sistema idraulico o meccanico allarga le ganasce e le preme contro il tamburo (frecce rosse),

sviluppando attrito. Le forze di attrito generano la coppia frenante. Svantaggi: L'uso di questo sistema sta via via scomparendo a causa delle enormi temperature che il complesso frenante raggiunge. Tale fenomeno porta a una diminuzione della forza frenante e può arrivare anche a deformare l'impianto frenante. Non esistendo un adeguato sistema di raffreddamento del tamburo, i sistemi a disco risultano assai più efficienti nelle condizioni di stress. È questo il motivo per cui i freni a tamburo vengono montati in genere solo sulle ruote posteriori, cioè quelle che lavorano meno in frenata.

FRENO A DISCO: Il freno a disco è un dispositivo il cui scopo è rallentare o fermare la rotazione di

una ruota e il mezzo a cui essa è vincolata. In altre parole la pinza del freno è solidale al telaio ed è la sede che ospita le pastiglie frenanti. Durante la frenata, un meccanismo preme le pastiglie contro il disco (solidale alla ruota) generando così una forza d'attrito direttamente proporzionale alla pressione. Di conseguenza la ruota riceve una coppia che contrasta la sua rotazione, cioè un'azione frenante. Svantaggi: Contrariamente a quello che si pensa, i freni a tamburo raggiungono livelli di decelerazione assai più elevata rispetto a quella raggiungibile da un impianto con pinze e dischi. Inoltre tali impianti frenanti, una volta diseccitati, generano

attrito: nei primi istanti del disinnesco le pastiglie rimangono leggermente premute sul disco, dato che le pompe frenanti non hanno la capacità di richiamare i pistoncini della pinza frenante alla loro sede. β =angolo di inclinazione della strada W=peso del veicolo, di componenti W senβ e W cosβ αW / g =inerzia del veicolo Ra = resistenza aerodinamica Fb,p e Fb,a = reazioni aderenti localizzate rispettivamente nelle ruote posteriori ed anteriori Np e Na= reazioni verticali localizzate rispettivamente nelle ruote posteriori ed anteriori G =baricentro del veicolo h =altezza del baricentro dal suolo lp e la = distanza rispettivamente delle ruote posteriori ed anteriori dal baricentro ltot = distanza totale tra le ruote posteriori ed anteriori

CARATTERISTICHE GEOMETRICHE DELLE

SEZIONI: Il progetto della sezione stradale consiste nell’organizzazione della piattaforma e dei suoi margini.

L’organizzazione è stabilita in base alla composizione di spazi stradali definiti, per ogni categoria di traffico, e concepiti come elementi modulari anche ripetibili. L’approccio alla progettazione della sezione è mutato nel corso del tempo. Si è passati: • dalla scelta tra sezioni precostituite (impostazione delle norme CNR) • alla composizione modulare (impostazione della norma DM 5/11/2001) • coerente con la classificazione funzionale dell’arco di appartenenza. Secondo questa nuova impostazione il numero di elementi, la loro dimensione e la loro collocazione sono funzione: • delle categorie di traffico servite; • del limite superiore dell’intervallo di velocità di progetto; • della domanda di trasporto. Per ogni tipo di strada si possono pertanto avere diversi tipi di sezione, in relazione all’ambito territoriale e all’utenza prevista. Le dimensione della piattaforma stradale devono essere mantenute invariate lungo tutto il tracciato della strada, sia in sede naturale, sia in sede artificiale (galleria, sottopasso, ponte, viadotto, ecc.)

affidate dall’ANAS a Società Concessionarie che le costruiscono, gestiscono e mantengono per un tempo stabilito (es. Autostrade per l’Italia, Autovie Venete, Consorzio per le Autostrade Siciliane, Strada dei Parchi, Autostrada del Brennero…) Di recente è stata trasferita alle Regioni parte delle competenze relative alle strade statali (strade regionali). Nell’Art.2 del Nuovo Codice della Strada (CdS) del 1993 le strade sono classificate sulla base delle loro caratteristiche costruttive, tecniche e funzionali, nei seguenti tipi: A - Autostrade (extraurbane ed urbane) B - Strade extraurbane principali C - Strade extraurbane secondarie D - Strade urbane di scorrimento E - Strade urbane di quartiere F - Strade locali (extraurbane ed urbane). Con il CdS è stata introdotta la classificazione funzionale delle reti stradali al fine di: • valorizzare il patrimonio infrastrutturale; • ordinare i compiti dei vari tronchi; • migliorare il funzionamento della rete e quindi la sicurezza dei vari tronchi costituenti. L’Art. 13 del CdS impone agli Enti proprietari delle strade l’obbligo di classificare la rete esistente di loro competenza. Questa stessa classificazione viene considerata nelle norme di progettazione geometrica delle strade (DM No. 6792 del 5/11/2001). Il CdS fa riferimento a tale classifica per: • Fissare i limiti generali di velocità; • Stabilire le fasce di rispetto; • Definire l’organizzazione degli accessi e delle diramazioni; • Stabilire specifiche norme di comportamento. Obiettivi: 1.Uniformare su tutto il territorio nazionale le caratteristiche infrastrutturali di ciascuna tipologia di strada 2.Adeguare le strade esistenti 3. Omogeneizzare le caratteristiche tecniche nell’ambito dello stesso tipo di infrastruttura 4.Definire i criteri di base per la progettazione contenuti nelle nuove “norme funzionali e geometriche”. Sono stati individuati alcuni fattori che consentono di collocare ciascun tronco in una classe caratteristica: • tipo di movimento servito (di transito, di distribuzione, di penetrazione, di accesso); il movimento è da intendersi pure nel senso opposto, cioè di raccolta progressiva ai vari livelli • entità dello spostamento (distanza mediamente percorsa dai veicoli– breve, media o lunga) • funzione assolta nel contesto territoriale attraversato (collegamento nazionale, interregionale, provinciale, locale); • componenti di traffico e relative categorie (veicoli leggeri, veicoli pesanti, motoveicoli, pedoni, ecc.)

FLUSSI VEICOLARE: Dovendo valutare le prestazioni complessive di una

infrastruttura, anziché valutare il comportamento di un solo veicolo si valutano comportamenti rappresentativi del flusso veicolare. Per flusso veicolare si intende il numero di veicoli che attraversano una sezione nell’unità di tempo. Volume di trattico (Vt): numero di veicoli che attraversa una sezione (di una corsia o di una strada) in un generico intervallo di tempo T. Traffico giornaliero medio (TGM): flusso veicolare presente su una infrastruttura stradale osservabile mediante nell’arco delle 24 ore. L’unità di misura è veic/giorno e si ottiene dividendo per 365 il numero di veicoli transitato per un anno su un determinato tratto di strada. Portata veicolare (Q ): numero di veicoli che attraversa una sezione (di una corsia o di una strada) per unità di tempo T • T ≤ 1 ora, in genere 5, 10, 15 min • [Q] = veic/h • Si tiene conto della variabilità del flusso anche per intervalli molto brevi Portata di punta (I): è quella che deriva dai 15 minuti più carichi • Picchi di durata inferiore ai 15 minuti non sono stabili (da un punto di vista statistico) • [I] = veic/h, quindi per ottenere I il numero di veicoli che transitano nei 15 min più carichi va moltiplicato per 4. La capacità (C) è la portata massima di: • una sezione stradale • un tronco omogeneo. Con “massima” si intende che “ha una sufficiente probabilità di non essere superata”. Anche la capacità come la portata si intende riferita a periodi di tempo inferiori all’ora (generalmente 15 minuti).

CONDIZIONI DEL FLUSSO: FLUSSO INTERROTTO : caratteristico nei punti in cui

convergono più tronchi stradali (intersezioni) e nei quali parte dei veicoli (o tutti) attendendo il loro turno di attraversaemnto del non (formazione di code). In questi punti i sistemi di controllo impongono l’arresto della corrente (impianti semaforici, segnali di stop e di precedenze). L’arresto è quindi dipendente da fattori esterni alla corrente. FLUSSO ININTERROTTO : caratteristico dei percorsi in cui il flusso non è arrestato se non da causa interne al flusso stesso (incidente rientro da corsie di emergenza, congestione). VELOCITA’ DEL FLUSSO RIFERITA AD UN DETERMINATO INTERVALLO DI TEMPO : Mi posiziono in un punto della strada e per un determinato periodo di tempo (es. 1 ora) conto il numero dei veicoli che transitano (n) e misuro la loro velocità (vi). VELOCITA’ DEL FLUSSO RIFERITA AD UN DETERMINATO TRATTO DI STRADA: : Fisso un tratto di strada di riferimento di lunghezza L e per ogni veicolo che transita nel tratto misuro il tempo che impiega a percorrerlo (Δti). Ripeto la stessa operazione per n veicoli e calcolo la media. Nelle analisi di traffico si impiega spesso la velocità media nello spazio, anche se la media nel tempo è più agevole da misurare. In condizioni di flusso ininterrotto, lontano dalla congestione, le due velocità sostanzialmente coincidono.

ANALISI DEI FLUSSI DI TRAFFICO:

RELAZIONE FONDAMENTALE DEL FELUSSO: