PRINCIPALI NORMATIVE INTERNAZIONAL

3.1. Introduzione

La capacità di una rotatoria è stata nel corso degli anni ridefinita in funzione delle regole di precedenza (a destra o all’anello) presenti nell’incrocio. Inizialmente le rotatorie erano regolate con la precedenza al flusso entrante, per cui i primi studi (Clayton 1945 e Wardrop 1958) si basavano sul concetto di “Capacità di Scambio” definita dal numero di veicoli che possono intrecciarsi nella zona compresa tra due bracci consecutivi. In questo modo, per aumentare il livello di capacità della rotatoria, bisognava allungare quanto più possibile le zone di scambio con la conseguente realizzazione di rotatorie sempre più grandi.

Alla fine degli anni sessanta in Gran Bretagna, con l’introduzione della precedenza al traffico circolante nell’anello (soluzione adottata per eliminare il ricorrente fenomeno della “sovrassaturazione”), il parametro caratteristico divenne la capacità delle entrate.

Si definisce come “Capacità dell’entrata” [3.11] il più piccolo valore del flusso sul ramo d’ingresso che determina la presenza permanente di veicoli in attesa d’immettersi. Tale valore dipende dal flusso che percorre l’anello e quindi dall’insieme dei flussi in ingresso ed in uscita da tutti i bracci della rotatoria. Non è quindi possibile calcolare la capacità di un ramo se non è nota l’intera matrice M Origine/Destinazione della rotatoria, dalla quale si ricava la matrice N il cui generico elemento pi,j fornisce la frazione di flusso entrante da i ed uscente in j.

Per caratterizzare la rotatoria nel suo insieme, esistono due diversi tipi di Capacità

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2. Capacità Totale.

Considerando una matrice M Origine/Destinazione e prendendo ∂ come il più piccolo scalare che moltiplicato per M dia luogo ad un insieme di flussi entranti ed uscenti dalla rotatoria tale che la capacità sia raggiunta in uno dei bracci, allora il prodotto di ∂ per il flusso entrante da questo ramo, che si ricava da M, prende il nome di Capacità Semplice della rotatoria.

Pertanto, partendo da una data ripartizione di traffico, la Capacità Semplice è il primo valore di flusso entrante che ha raggiunto la sua capacità (ossia il primo fenomeno di congestione) in seguito ad un aumento uniforme su tutti i bracci.

Data una matrice di distribuzione N, si definisce Capacità Totale di una rotatoria la somma dei flussi in ingresso che, distribuendosi secondo N, determinano il contemporaneo raggiungimento della capacità su tutti i bracci.

Accanto a queste categorie ne esiste una terza, che è quella dei Metodi di Simulazione, i quali si basano sulla modellizzazione delle correnti di traffico e dei comportamenti dei conducenti negli incroci.

Estremamente importante per la valutazione del livello di servizio di una rotatoria, oltre alla capacità, è anche la stima dei ritardi che avvengono durante la manovra d’attraversamento dell’intersezione stessa da parte dei veicoli.

Per poter stimare il tempo d’attraversamento di una rotatoria conviene analizzare le varie fasi in cui tale processo si articola: ad ognuna delle singole fasi è possibile associare una quota parte del ritardo complessivo.

In particolare, prendendo come riferimento la Figura 3.1 si possono distinguere tre distinti intervalli temporali [3.3]:

1. ritardo d’approccio (da);

2. ritardo di fermata (d); 3. ritardo di controllo (dc).

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Figura 3.1: Schema dei ritardi nelle fasi d’attraversamento di una rotatoria [3.3]

Entrando nel dettaglio possiamo affermare che:

• Il ritardo d’approccio (da) è il tempo che un conducente perde riducendo

la propria velocità nell’approssimarsi all’incrocio. Tale ritardo è dato dalla differenza tra il tempo impiegato da un veicolo nel percorrere una distanza prefissata a monte dell’incrocio (L1) alla linea del dare

precedenza (L4) ed il tempo necessario a percorrere la stessa distanza alla

velocità (Vf) di flusso libero. Facendo riferimento alla figura 3.1 si ha:

• Il ritardo di fermata (d) è il tempo che un utente perde, prima di attraversare l’intersezione, dovendosi fermare ed aspettare il proprio turno. Ciò avviene nelle rotatorie, quando un veicolo è costretto a fermarsi, anche più volte consecutivamente, per effetto dei veicoli in coda che lo precedono. Naturalmente tale ritardo dipende dal flusso circolante sull’anello e dai gap accettati dai conducenti in ingresso. Esso quindi si può esprimere come:

(

)

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• Il ritardo di controllo (dc) è il tempo perso da un guidatore durante le fasi

di decelerazione, di fermata e di accelerazione. Esso è dato dalla differenza tra il tempo che intercorre tra l’inizio della fase di decelerazione e la fine della fase di accelerazione ed il tempo impiegato a percorrere la stessa distanza in condizioni di flusso libero. Ed in tal senso si ha:

Come già precedentemente espresso, il ritardo, insieme alla capacità, è uno dei parametri fondamentali per valutare il livello di servizio di una rotatoria; in particolare, per la valutazione di quest’ultimo si tiene conto del ritardo di fermata e del ritardo geometrico.

Pertanto, in questo capitolo verranno introdotti ed analizzati i vari metodi di calcolo della capacità e dei ritardi di una rotatoria utilizzati in diversi Paesi europei ed extraeuropei.

Molti metodi applicabili per il calcolo della capacità delle intersezioni regolate da segnale di stop e da quello di dare precedenza vengono anche adoperati quali fondamento per la valutazione delle caratteristiche prestazionali delle rotatorie. I modelli d’analisi delle rotatorie possono quindi essere divisi in due categorie [3.6]:

• Metodi Statistici (empirici) basati sulla regressione dei dati rilevati sul campo;

• Metodi Semiprobabilistici (analitici) che si basano invece sulla teoria del gap-acceptance.

I primi si basano sull’osservazione di rotatorie esistenti al fine di ricavare delle relazioni tra le caratteristiche geometriche e la capacità, i ritardi e la lunghezza media della coda. In questo modo tali metodi danno origine a delle correlazioni (solitamente lineari o esponenziali, ma non necessariamente) tra i flussi in ingresso dai rami ed il traffico circolante di fronte ad essi. Questi modelli generalmente sono migliori di quelli analitici, ma richiedono un gran numero di rotatorie congestionate (ossia in condizioni di soprassaturazione) affinché possano essere ben calibrati ed inoltre sono

(

)

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poco trasferibili ad altri paesi. Tali metodi sono adottati in Gran Bretagna, Francia, Svizzera, Germania, Norvegia ed Israele.

I modelli semiprobabilistici, basati sulla teoria del gap-acceptance, possono invece essere sviluppati dall’analisi dei dati provenienti da rotatorie non congestionate: gli utenti che si trovano in prossimità degli ingressi (flusso entrante) hanno bisogno di un “gap” accettabile nel flusso circolante tale da permettere loro di compiere la manovra d’ingresso in rotatoria. Il “gap” è l’intervallo temporale che intercorre tra due veicoli consecutivi nel flusso circolante: in tal senso, l’intervallo critico (“critical gap”, tc) non è altro che il più piccolo intervallo accettato dall’utente

che si trova sulla linea del dare precedenza. Se il “gap” accettato è più grande dell’intervallo critico, allora l’utente può entrare in rotatoria: il distanziamento temporale che intercorre invece tra due veicoli consecutivi nel flusso entrante, I quali utilizzano lo stesso “gap” per l’ingresso in rotatoria, viene indicato come Tempo di Scalamento in coda (“Follow-up Time”, tf). In questo modo i metodi analitici

definiscono la capacità di una rotatoria come funzione dell’intervallo critico, del tempo di scalamento in coda e del flusso circolante. In ogni caso, per poter stimare la capacità di una rotonda, bisogna fare delle assunzioni:

• “tc” e “tf” e devono avere dei valori costanti;

• i “gap” si distribuiscono nel flusso circolante in maniera esponenziale; • volumi costanti per ogni corrente di traffico.

Queste specifiche assunzioni rendono particolarmente difficoltoso l’uso di questi modelli nella realtà. Ci sono inoltre delle altre limitazioni:

• la stima dell’intervallo critico non è assai semplice;

• i fattori geometrici non vengono presi direttamente in considerazione; • gli intervalli, cosiddetti “inconsistenti” non vengono valutati dai modelli

(manovre forzate nel caso di rotatorie congestionate, guidatori del flusso circolante che danno precedenza ai veicoli entranti dai rami, differenti intervalli accettati da differenti veicoli, il rifiuto di intervalli più grandi per poi accettarne degli altri più piccoli, etc.).

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In Italia comunque la carenza di parametri normativi ha un po’ frenato lo sviluppo delle rotatorie. Infatti, mentre il panorama normativo internazionale (Francia, USA, Australia, Regno Unito, Germania, Svezia) offre da oltre un ventennio numerosi schemi di approccio al problema del dimensionamento di una rotatoria (calcolo della capacità, etc.), in Italia invece sono state presentate delle linee guida a carattere prenormativo redatte da una commissione nominata dal Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti: “Norme sulle caratteristiche funzionali e geometriche delle intersezioni stradali” [3.11]. In essa il tema della rotatoria viene affrontato facendo riferimento, per quanto riguarda il calcolo della capacità e dei parametri prestazionali, alla metodologia francese del SETRA (“Service d’études techniques des routes et autoroutes”) [3.9]. Ad oggi, tale documento è divenuto norma con il Decreto Ministeriale del 19/04/2006 dal titolo “Norme funzionali e geometriche per la costruzione delle intersezioni stradali” [3.4], il quale però ha completamente perso la parte relativa allo studio delle capacità e delle “performance” funzionali delle rotatorie, fornendo esclusivamente delle indicazioni puntuali sugli aspetti geometrici di tali soluzioni.

In ogni caso, il vuoto normativo lasciato dal D. M. del 19/04/2006 [3.4], non ha frenato il vertiginoso aumento dell’uso della soluzione a rotatoria per le intersezioni nel nostro Paese e ciò è probabilmente legato alla semplicità di realizzazione di tale schema ed ai bassi costi di manutenzione. Questo ha in pratica condotto molto spesso alla realizzazione di rotonde contraddistinte da numerose forzature e grossolani errori di progettazione.

Nei paragrafi successivi verranno riportate le metodologie di calcolo della capacità e dei ritardi in rotatoria secondo le seguenti normative internazionali:

• norme francesi; • norme tedesche; • norme americane; • norme inglesi; • norme svizzere; • norme australiane; • norme svedesi.

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La Tabella 3.1 riassume le principali metodologie internazionali per il calcolo della capacità in rotatoria [3.6].