La potenzialità di circolazione è, dunque, il numero di treni che possono circolare su una linea nell’unità di tempo; di solito si riferisce alle 24 ore (potenzialità giornaliera) o ad un’ora (potenzialità oraria).
Una definizione come quella appena esposta non sembra porre problemi particolari, tuttavia, quando si tratta di associare a questa nozione, degli indicatori univoci e oggettivi nascono alcune difficoltà. In primo luogo bisogna stabilire se il valore che interessa è quello che si riferisce ad una performance ultima o ad una realizzabile quotidianamente. Nel primo caso si parlerà di potenzialità teorica, nel secondo di potenzialità pratica. In particolare la prima corrisponde al numero massimo di treni che possono transitare in una tratta nell’unità di tempo, questo valore si ha quando la linea è percorsa da una successione di treni che viaggiano alla stessa velocità (circolazione omotachica) e con il minor distanziamento possibile.
La figura seguente confronta i due diversi tipi di circolazione: quella omotachica e quella eterotachica. Si vede chiaramente che in una successione di treni con diverse velocità, l’inserimento di uno più lento o più veloce genera una diminuzione consistente delle capacità dell’intera linea.
40 Stazione 5 Stazione 4 Stazione 5 ore 80 60 Stazione 3 Stazione 2 Stazione 1 km ore 4 3 20 0 2 1 0 Circolazione omotachica Circolazione eterotachica
Figura 3-2: La liberalizzazione - Confronto i modelli d’esercizio omotachico ed eterotachico.
Per ragioni di sicurezza la distanza fra due convogli successivi non può mai essere inferiore allo spazio d’arresto del treno più un certo margine di sicurezza. Questi fattori dipendono essenzialmente dalla velocità dei treni e sono assicurati dal sistema di segnalamento e dalle procedure d’esercizio.
La potenzialità pratica, invece, si riferisce al massimo numero di convogli che riescono ad impegnare la rete mantenendo un livello di servizio che, statisticamente, è quello desiderato. In questo caso non si formula nessuna ipotesi sulla marcia dei treni, ognuno dei quali può viaggiare ad una velocità diversa. Inoltre si prendono in considerazione i periodi d’indisposizione della linea per permettere la manutenzione e di tutte le altre necessità pratiche connesse alla circolazione dei treni.
Il calcolo della potenzialità teorica non ha nessun fine pratico se non quello di determinare un limite superiore: una minima perturbazione del flusso, infatti, metterebbe in crisi l’intero traffico sulla linea con un effetto a catena. Quindi il valore che interessa, sia a
livello di gestore dell’infrastruttura, sia a livello d’operatori ferroviari, è quello pratico. Esso prende in considerazione contemporaneamente le reali caratteristiche della circolazione (eterotachica) e i disturbi cui è soggetta (ritardi, rallentamenti, …); inoltre prevede margini di recupero in modo che la marcia di un treno non previsto o in ritardo interferisca il meno possibile con quella degli altri convogli, così da garantire un certo livello di servizio. L’imprevedibilità delle perturbazioni del servizio implica che la misura della potenzialità di una linea possa essere data solo in termini probabilistici.
Il calcolo della potenzialità pratica è un’operazione strettamente legata alla redazione dell’orario; infatti, sono i vincoli imposti da quest’ultimo (tipologie di treni, recuperi, finestre di manutenzione…) a limitare il numero dei treni. D’altra parte in fase di stesura dell’orario è necessario avere un’idea, anche indicativa, della capacità di una linea per soddisfare la domanda di trasporto. Si deduce quindi che il calcolo della potenzialità pratica di una tratta e la costruzione del relativo orario sono due operazioni fra loro collegate e una non può prescindere dall’altra.
I principali fattori dai quali può dipendere la potenzialità di una tratta ferroviaria possono essere raccolti in quattro grandi gruppi:
1. caratteristiche dell’infrastruttura; 2. caratteristiche del materiale rotabile; 3. l’organizzazione del servizio;
4. livello di qualità previsto.
Infrastruttura. Si riconoscono le caratteristiche della linea e la
configurazione plano-altimetrica del tracciato che condiziona la velocità ammissibile e quindi il distanziamento fra i treni. Quest’ultimo fattore è influenzato anche dalle caratteristiche degli impianti di sicurezza e dal tipo di segnalamento (sistema di blocco). Determinante è anche il numero dei binari disponibili: nelle linee a
semplice binario il fatto che, nei tratti compresi fra due stazioni, possa viaggiare un solo treno riduce notevolmente la capacità. Assume, quindi, grande rilievo la distanza fra due stazioni attrezzate per le manovre d’incrocio. Nelle linee a doppio binario, invece, la presenza di convogli caratterizzati da velocità molto differenti può rendere necessario il sorpasso di un treno lento da parte di uno veloce (manovra di precedenza). Risulta così determinante la distanza fra due stazioni (posti di movimento) abilitate a compiere tale operazione.
Stazione 1 Stazione 2 Stazione 3 Stazione 4 0 1 2 0 20 3 4 ore km ore 40 Circolazione omotachica Circolazione eterotachica
Figura 3-3: La liberalizzazione - Esempio di circolazione omotachica ed eterotachica in una linea a semplice binario
Circolazione omotachica 40 km 20 0 1 0 Stazione 4 Stazione 3 Stazione 2 Stazione 1 ore Circolazione eterotachica ore 4 3 2
Figura 3-4: La liberalizzazione - Esempio di circolazione omotachica ed eterotachica in una linea a doppio binario.
Altre limitazioni alla potenzialità sono causate dalla tipologia di intersezioni fra linee diverse: un treno che percorre un bivio a salto di montone non interferisce con la circolazione che avviene nel binario opposto come invece accade nel caso di un bivio a raso. Nelle linee elettrificate la velocità di percorrenza è influenzata anche dalla potenza disponibile del sistema di alimentazione (numero e distanza delle sottostazioni, sezione della linea di contatto…).
Materiale rotabile. Influenti sono le prestazioni dei mezzi di
trazione (potenza, velocità, accelerazione e decelerazione) oltre al livello di regolarità di marcia dei treni, che può essere mantenuto in relazione agli impianti, ai mezzi e al personale, di cui la linea dispone. Inoltre sono influenti anche le caratteristiche fisiche, come lunghezza e peso, e dinamiche dei treni (velocità, accelerazione).
Organizzazione del servizio. Come si può vedere in Figura 3-3 e
previste nell’orario (regionali, InterCity, …) e le loro velocità. Al loro aumentare ci si discosta, infatti, sempre di più dal caso di circolazione omotachica, in cui la potenzialità è massima. Cresce anche la necessità di effettuare precedenze12 e sono necessarie interruzioni programmate del traffico per consentire la manutenzione dell’infrastruttura. In linea di massima queste “finestre” riducono a 20 ÷ 22 ore l’efficienza
giornaliera della linea, anche se talvolta sono concentrate nei giorni di minor traffico (domenica e festivi). Esse incidono comunque sulla potenzialità di lungo periodo. La capacità può essere influenzata anche da vincoli imposti dall’orario per scopi commerciali, come il cadenzamento delle partenze o la scelta di un certo orario di partenza, d’arrivo o di transito in una stazione. Tali decisioni possono rendere più difficile l’ottimizzazione dell’infrastruttura o, anche, provocare delle riduzioni di capacità.
Livello di servizio. Per mantenere buoni standard qualitativi è
necessario limitare al minimo tutti quei fattori che possono determinare ritardi. Questi possono essere causati o da inconvenienti accaduti al convoglio stesso (problemi dovuti all’infrastruttura, al materiale rotabile, alla clientela…) o da inconvenienti occorsi ad un treno che lo precede e che, viaggiando in ritardo, influenza la marcia del primo. Non essendo possibile eliminare tutte le cause dei ritardi, si cerca di prevenire questo fenomeno a catena. Nella pratica s’interviene in due modi:
1. si aumenta il tempo di percorrenza di un treno per permettergli di recuperare, almeno una parte dell’eventuale ritardo (allungamenti di percorrenza);
2. si accresce il distanziamento di due treni successivi in modo che se l’eventuale ritardo del primo è contenuto, il
12 Per esempio, un treno limitato a 200 km/
secondo non ne viene influenzato (distanziamento maggiorato).
Infine bisogna considerare l’effetto rete, ovvero le interferenze che le altre linee nei nodi e le condizioni di traffico nelle stazioni esercitano sul tratto in esame. Prendere in esame questo fattore è praticamente impossibile se lo studio non è condotto tramite una procedura che consideri la circolazione sull’intera rete cioè senza l’utilizzo di sistemi di simulazione.
A causa della molteplicità dei fattori eterogenei che influiscono sul suo valore, la potenzialità di una linea è una grandezza in genere non ben definibile in senso assoluto. Più precisamente: non è possibile affermare che la capacità di una linea sia di x treni al giorno, prescindendo dalle caratteristiche di questi e dal loro orario. In condizioni di circolazione omotachica, infatti, una linea potrebbe avere una potenzialità di 100 treni/giorno, ma l’inserimento di un treno più
veloce o più lento degli altri farebbe diminuire il valore, ad esempio, a
95 treni/giorno.