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Cagliari – 10 Marzo, 2016

www.mobilitythinklab.com

SCUOLA DI FORMAZIONE

COMMISSIONE TRASPORTI

SEMINARIO: Criteri di progettazione e analisi di capacità delle rotatorie

Direttore tecnico

ing. Paolo Dejana

[email protected]

1

Cagliari, 10 Marzo, 2016

PREMESSA E INQUADRAMENTO

METODOLOGIE

ESEMPI

CONCLUSIONI


INTERSEZIONI aree di una rete di trasporto dove correnti di traffico di diverso tipo

e appartenenti a percorsi e diversi si incrociano, convergono e

divergono.


ROTATORIE

La rotatoria è uno dei metodi con il quale

questi conflitti di traiettorie vengono

regolati nel tempo e nello spazio


ROTATORIE

Schematizzata come una serie di intersezioni a

T in cui l’asse con diritto di precedenza, è

l’anello che li raccorda.

Strada

principale

Strade

secondarie


CAPACITA’

Capacità del ramo:

Massima portata smaltibile [eq/h] da un accesso in rotatoria prima che si formino

accodamenti permanenti. È l’oggetto della valutazione dei modelli di calcolo.

Non si può calcolare la capacità di un braccio se non è nota la matrice O/D della

rotatoria.


CAPACITA’

Capacità Semplice:

somma delle capacità dei rami in ingresso alla rotatoria nelle condizioni di traffico in

cui un accesso giunge a capacità.

Capacità totale:

somma delle capacita di tutti i rami in ingresso alla rotatoria, nelle condizioni di

traffico in cui i rami stessi giungono a capacità contemporaneamente.


ELEMENTI CHE DETERMINANO LA CAPACITA’ DI UN ACCESSO

Strada

principale

Strade

secondarie

Capacità del singolo approccio:

• Elementi geometrici della rotatoria

• Flusso circolante in conflitto con i veicoli

in ingresso

• Caratteristiche comportamentali dei

conducenti

Intervallo critico


CAPACITA’

Volumi di traffico

Geometria

Comportamento dei

conducenti

Metodi analitici

Metodi empirici


• Approccio «comportamentale»

• Fondati sulla teoria del «gap

acceptance» (intervallo critico) e

«follow up headway» (intervallo di

uscita)

• la capacità è funzione dei flussi

veicolari circolanti

• Logica integrata nei software di

simulazione

METODI ANALITICI


• La capacita è funzione di alcune

caratteristiche geometriche della

rotatoria e dei flussi circolanti

• Il legame fra capacità e

caratteristiche geometriche è

costituito da curve di regressione

basate su ampi database di

osservazioni sul campo

• La reazione dei conducenti alle

caratteristiche geometriche è

comunque una questione

«comportamentale» .

METODI EMPIRICI


Analisi statiche Software di simulazione

• Calcolo manuale della capacità

tramite uno o più metodi

• statica

• Dinamica (microsimulazione)


Highway Capacity Manual

Tempo di scalamento in coda, tf

Intervallo critico, tc

Analogia con I sistemi a precedenza

accettazione dell’intervallo (Gap Acceptance)

Tempo di scalamento in coda



𝑪 =𝑸𝒄 ∗ 𝒆

−𝑸𝒄∗𝒕𝒄/𝟑𝟔𝟎𝟎

𝟏 − 𝒆−𝑸𝒄∗𝒕𝒇/𝟑𝟔𝟎𝟎

C = capacità del braccio (v/h)

Qc = flusso veicolare circolante conflitto con quello entrante dal

braccio considerato (v/h)

tc = intervallo critico (s)

tf = tempo di scalamento in coda (s)

HCM suggerisce l’applicazione del modello a rotatorie in cui l’anello di circolazione è

composto da un’unica corsia, e in presenza di flussi circolanti nell’anello inferiori a

1200 v/h. Quest’ultima condizione può essere derogata nel caso in cui si possieda

una base dati sufficiente al calcolo di nuovi valori dell’intervallo critico e di uscita.



Tempo di scalamento

in coda, tf

Intervallo critico, tc

tc = 4.1÷4.6 (s)

tf = 2.6÷3.1 (s)

tc = 3.5÷4.4 (s)

tf = 2.2÷2.8 (s)

tc 3.1 (s)

tf 2.1 (s)

1984

1997

2010



0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

0 100 200 300 400 500 600 700

Cmax Cmin C1991 C2010


Kimber (UK)

Elementi geometrici considerati nel calcolo della capacità di Kimber

Larghezza entrata, e

Larghezza della corsia, v

Lunghezza della svasatura, L’

Raggio di entrata, r Angolo di entrata, ϕ


Kimber (UK)

𝑪 = 𝑲 ∗ 𝑭 − 𝒇𝒄 ∗ 𝑸𝒄

𝑲 = 𝟏. 𝟏𝟓𝟏 − 𝟎. 𝟎𝟎𝟑𝟒𝟕 ∗ ϕ ∗𝟎. 𝟗𝟕𝟖

𝒓

𝑭 = 𝟑𝟎𝟑 ∗ 𝒙𝟐

𝒇𝒄 = 𝟎. 𝟐𝟏𝟎 ∗ 𝟏 + 𝟎. 𝟐 ∗ 𝒙𝟐 ∗ 𝒕𝒅

𝒙𝟐 = 𝑽 +𝒆 − 𝑽

𝟏 + 𝟐 ∗ 𝑺

𝑺 = 𝟏. 𝟔 ∗𝒆 − 𝑽

𝑳′

𝒕𝒅 = 𝟏 +𝟎. 𝟓

𝟏 + 𝒆𝑫−𝟔𝟎𝟏𝟎


Qc = flusso veicolare circolante conflitto

con quello entrante dal braccio

considerato (v/h)

K, F e fc = parametri dipendenti dalla

geometria della rotatoria


Kimber (UK)

e=

v=

L’=

S=

D=

=

r=

larghezza entrata

larghezza corsia

lunghezza svasatura

snellezza svasatura

diametro inscritto

angolo di entrata

raggio d’entrata

4-15m

2-7.3m

1-100m

-

15-100m

10-60°

6-100m


Kimber (UK)

v

Capacity

eC

apacity

l’100 m

Capacity

D

Capacity

r10 m

Capacity

C

apacity

Source: Barry CrownCaratteristiche geometriche con impatto minore sulla capacità

Caratteristiche geometriche con impatto maggiore sulla capacità

8 m

1200

1200

1200

4 m

1200

30°

1100

1200

55 m


SETRA (fr)

Elementi considerati nel calcolo della capacità SETRA

Larghezza anello, Lc

Larghezza semicarreggiata ingresso, Li

Larghezza isola divisionale, Ld

Qu

Qc


SETRA (fr)

* Riferimento per la normative regionale lombarda

𝑪 = 𝟏𝟑𝟑𝟎 − 𝟎. 𝟕 ∗ 𝑸𝒅 ∗ 𝟏 + 𝟎. 𝟏 ∗ 𝑳𝒊 − 𝟑. 𝟓

𝑸𝒅 = 𝑸𝒄 +𝟐

𝟑∗ 𝑸𝒖

′ ∗ 𝟏 − 𝟎. 𝟎𝟖𝟓 ∗ 𝑳𝒄 − 𝟖

𝑸𝒖′ = 𝑸𝒖 ∗

𝟏𝟓 − 𝑳𝒅𝟏𝟓


Qd = flusso veicolare circolante

in conflitto (disturbo) con quello

entrante dal braccio considerato

(v/h)

Li = larghezza semicarreggiata

in ingresso

Lc = larghezza anello

Ld = larghezza isola divisionale


CETUR (fr)

Elementi considerati nel calcolo della capacità CETUR

Larghezza anello, ANN

Numero di corsie

Qu

Qc


CETUR (fr)

𝑪 = 𝜸 ∗ 𝟏𝟓𝟎𝟎 −𝟓

𝟔∗ 𝑸𝒅


Qd = flusso veicolare circolante conflitto

con quello entrante dal braccio

considerato (v/h)

b= parametro dipendenti dalla geometria

della rotatoria

𝑸𝒅 = 𝒃 ∗ 𝑸𝒄 + 𝟎. 𝟐 ∗ 𝑸𝒖

procedura valida per le rotatorie ubicate in area urbana, R=22-35m.

𝜸 = 𝟏

𝟏. 𝟓

𝒃 =

𝟏

𝟎. 𝟕

𝟎. 𝟗

Accesso a 1 corsia

Accesso a 2 o più corsie

ANN <8m

ANN ≥8m e R ≥20m

ANN≥ 8m e R≤20m


Metodo Tedesco

𝑪 = 𝑨 − 𝑩 ∗ 𝑸𝒄


A= capacità ideale del ramo d’ingresso

B = coeffciente di riduzione

Elementi considerati nel calcolo della capacità metodo TEDESCO

Corsie nell’anello, ANN

Numero di corsie

Qc


Metodo Tedesco

𝑪 = 𝑨 − 𝑩 ∗ 𝑸𝒄

Corsie in

ingresso

1

1

2

2


A= capacità ideale del ramo d’ingresso

B = coeffciente di riduzione

Corsie

nell’anello

1

2/3

2

3

A

1068.6

1100.0

1379.9

1408.8

B

0.654

0.443

0.497

0.422


Ulteriori fattori correttivi

Fattori correttivi per attraversamenti pedonali

0.70

0.75

0.80

0.85

0.90

0.95

1.00

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

100 ped/h

200 ped/h

300 ped/h

400 ped/h

0.70

0.75

0.80

0.85

0.90

0.95

1.00

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

100 ped/h

200 ped/h

300 ped/h

400 ped/h

Svasatura degli accessi

Interferenze con i pedoni


• Le espressioni dei modelli sono molto varie

• Ciascun modello è aderente all’approccio alla progettazione e al comportamento

dei conducenti di ciascun paese

• Le ricerche più estensive vengono dagli USA, anche in questo caso il legame con

il comportamento specifico dei conducenti americani deve essere considerato

attentamente.

Confronto


Confronto

• Rotatorie compatte

Corsia singolaCorsia doppia

(multipla)

KIMBERTEDESCO

KIMBER, SETRA

CETUR, HCM

• Rotatoria non compatte


Confronto

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

1 2 3 4

Francese: SETRA Francese: CETUR Kimber

Tedesco HCM HCM modificato

RilievoComparazione fra capacità stimate con I diversi metodi di calcolo

Elaborazione da dati prodotti dal ing. A. Murgia


Simulazioni statiche

Esempio di interfaccia per la definizione di una rotatoria in Sidra, SIDRA SOLUTION


Interfaccia Aimsun 8.1, TSS

• Dettagli plano-altimetrici

• Dettagli geometrici

• Dettagli cinematici

• Simulazione per frazioni

di secondo

• Parametri

comportamentali

• Simulazione di eventi

accidentali

• Variabilità istantanea

• Variabilità statistica

Microsimulazione


Esempio di microsimulazione - Via Cadello, Cagliari

VIDEO


prestazioni

Benefici/costi

Nonostante limiti applicativi e la grande attenzione richiesta al tecnico, gli

strumenti di valutazione della capacità di una rotatoria, in particolare la

microsimulazione, rimangono validi e indispensabili:

no «sentimenti popolari»

confronto fra alternative

ottimizzazione degli investimenti

Prima ….

COSA:

QUANDO:

PERCHE’:

Benefici diretti (utenti della rotatoria)

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