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(1)

Ingegner

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con aume

p

di Via di Levan

Università degli studi di Pisa

Facoltà di Ingegneria

Corso di Laurea Magistrale in

eria Idraulica, dei Trasporti e del Territorio

Tesi di Laurea Magistrale

"Analisi metodologica

gettazione di una nuova geo

mento di sicurezza e prestaz

per la grande rotatoria

ante/Viale Nazario Sauro, a

Candidata Simona CASE Relatori Prof. Ing. Anto Prof. Ing. Mar Anno Accademico 2014/2015 rio

eometria

tazioni

, a Livorno"

SELLA ntonio PRATELLI arino LUPI

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Introduzione pag. 1

1. Generalità sulle intersezioni a rotatoria

1.1 Cenni storici 4

1.2 Caratteristiche delle rotatorie di "Seconda Generazione" 5

1.3 Classificazione Standard delle rotatorie 9

1.4 Criteri di progettazione 10

1.4.1 Processo di progettazione 10

1.4.2 Elementi geometrici della rotatoria 11

1.4.3 Traiettorie e profili di velocità 15

1.4.4 Verifica di circolazione dei veicoli pesanti 18

1.4.5 Verifica di sicurezza degli utenti deboli 18

1.4.6 Verifica della visuale libera 19

2. Grandi rotatorie: tipologie, geometrie e capacità

2.1 Cenni su varie tipologie di rotatorie non convenzionali 25

2.2 Rotatoria a spirale modello americano 29

2.3 Turbo Rotatoria modello olandese 32

2.4 Confronto tra rotatorie a spirale e turbo rotatorie 37

2.5 Valutazione della Capacità ed indici prestazionali 40

2.5.1 Indicatori prestazionali e stima della capacità di una rotatoria 40

2.5.2 Modello HCM 2010 42

2.5.3 Modello Kimber 46

2.5.4 Modello Federal Highway Administration (Bared e Afshar) 48

2.5.5 Metodo Australiano - software SIDRA 49

2.5.6 Modello Brilon-Wu 52

2.5.7 Stima del tempo medio di attesa e lunghezza delle code 55

3. I modelli di simulazione DTA (Dynamic Traffic Assignment)

3.1 Classificazione dei modelli 58

3.2 Il Software AIMSUN© ₆₂

3.2.1 Scenario di Rete 63

3.2.2 Scenario dei flussi 64

3.2.3 La modellazione delle manovre dei veicoli 66

(4)

3.2.5 Risultati pag. 69

3.3 Calibrazione del modello di micro simulzione 71

4. Il software SSAM© (Surrogate Safety Assessment Model)

4.1 Analisi surrogata 74

4.2 Il software SSAM© ₇₆

4.3 Configurazione ed analisi dei file delle traiettorie veicolari 76

5. Caso di studio, la grande rotatoria di Livorno ed ipotesi progettuali

5.1 Inquadramento generale 79

5.2 Rilievi di Traffico 80

5.3 Stato Attuale- caratteristiche geometriche e prestazioni

5.3.1 Caratteristiche geometriche 84

5.3.2 Prestazioni dell'intersezione 84

5.3 Soluzione progettuale intersezione con stop di Via Campania 90

5.4 Soluzioni progettuali intersezione a rotatoria di Via Levante,

Viale Giovanni Boccaccio e Viale Nazario Sauro 95

5.4.1 Progetto N°1: Layout Multilane Roundabout

5.4.1.1 Caratteristiche geometriche 95

5.4.1.2 Prestazioni dell'intersezione 98

5.4.2 Progetto N°2: Layout Multilane Roundabout con shunt

5.4.3 Progetto N°3: Layout Spiral Roundabout, modello americano

5.4.4 Progetto N°4: Layout Spiral Roundabout, modello americano con shunt 5.4.4.1 Caratteristiche geometriche 112

5.4.5 Progetto N°5: Layout Turbo Roundabout, modello olandese con shunt

5.5 Soluzione progettuale per l'ingresso al centro commerciale su Via di Levante 119

(5)

6.1 Scenario di traffico per la calibrazione del modello simulato pag. 123

6.2 Sviluppo del modello di simulazione dello Stato Attuale 124

6.2 Calibrazione del modello in AIMSUN 126

6.3 Simulazione degli stati di progetto e generazione dei file traiettoria 129

6.5 Scenari di traffico studiati 131

7. Analisi di sicurezza con SSAM

7.1 Elaborazione delle traiettorie veicolari 133

7.2 Analisi dei risultati 137

Conclusioni 140

Allegati 143

Bibliografia 153

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Introduzione ed obiettivi della tesi

1

Introduzione ed obiettivi della tesi

La rotatoria costituisce una delle più interessanti e moderne tipologie di intersezioni stradali. La diffusione di tale tipo di incrocio nei diversi contesti ha portato gli utenti stradali ad apprezzarne i vantaggi, ma ha indotto spesso i progettisti ad adottare soluzioni progettuali non coerenti con le effettive aspettative degli utilizzatori e/o con i canoni di sicurezza.

In Italia, prima del 1994 sono state costruite numerose rotatorie che funzionavano secondo la regola di priorità agli approcci: i veicoli in circolo sull'anello dovevano dare la precedenza a quelli entranti dai bracci di ingresso.

Alcune di queste intersezioni oggi, a seguito di nuovi sviluppi della concezione di circolazione rotatoria, sono state convertite in rotatorie moderne con precedenza ai veicoli nell'anello solo modificando la segnaletica e senza cambiare la loro geometria in modo conforme.

Il risultato sono intersezioni a rotatoria con diametri molto grandi (più di 90 m), in genere con tre corsie di circolazione nell'anello separate con apposita segnaletica. Questo tipo di geometria tende a creare flussi di scambio pericolosi tra i veicoli con il conseguente aumento della probabilità di incidente oltre che a conferire condizioni meno efficienti di deflusso del traffico poiché incrementa l'indecisione degli utenti per quanto riguarda la corsia da percorrere. Gli elevati valori dei raggi di entrata e di uscita rendono inoltre inesistente la deviazione delle traiettorie dei veicoli. L'utente in queste condizioni, approcciandosi all'intersezione, mantiene alte velocità con il rischio di non rispettare la precedenza nei confronti dei veicoli che circolano nell'anello.

Queste rotatorie del passato, adattate al presente non usando i giusti accorgimenti, manifestano perciò scarse prestazioni e bassa sicurezza del traffico.

Il caso reale che andiamo ad analizzare è la rotatoria di Via di Levante, Viale Nazario Sauro e Viale Giovanni Boccaccio situata a Livorno (Toscana, Italia). Essa rientra a tutti gli effetti nella categoria di rotatorie del passato descritte precedentemente.

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2

Si tratta di un'intersezione a tre rami ciascuno avente due corsie in ingresso e due in uscita, con un diametro del cerchio inscritto di 102,5 m e tre corsie nell'anello.

Le scarse prestazioni di questa rotatoria evidenziano la necessità di ricercare una soluzione progettuale che meglio si adatti alle condizioni esistenti di traffico.

Le intersezioni stradali rivestono un ruolo fondamentale per cui è opportuno scegliere in modo corretto il loro schema geometrico, le dimensioni ed il tipo di regolamentazione. Tali scelte possono produrre effetti differenti a seconda della intensità e delle caratteristiche del traffico locale per cui la selezione della tipologia di intersezione ottimale non è un problema di immediata risoluzione.

L'obiettivo della tesi consiste nello studio di una analisi metodologica per la progettazione di una intersezione a rotatoria, tesa al conseguimento della massima sicurezza ed al miglioramento delle prestazioni in termini di ottimizzazione della capacità.

Questo procedimento verrà eseguito sul caso in esame al fine di studiarne una riqualificazione.

Tra le varie ipotesi progettuali metteremo a confronto sia rotatorie "tradizionali" sia rotatorie non convenzionali di tipo "Spirale" e di tipo "Turbo" evidenziandone le differenze.

Dato lo scenario di traffico, l'analisi si compone di tre fasi.

Una prima fase prevede il calcolo della capacità, del tempo medio di attesa e della lunghezza delle code alle entrate per mezzo di modelli di capacità teorici (HCM, SIDRA, KIMBER, Brilon-Wu). Si effettua una prima selezione dei progetti dal punto di vista prestazionale.

Nella seconda fase, la situazione attuale e le soluzioni progettuali rimanenti vengono analizzate e confrontate con una simulazione dinamica per mezzo del programma AIMSUN. Questi strumenti di micro-simulazione sono in grado di rappresentare in maniera puntuale e specifica il traffico e la sua evoluzione istantanea, prendendo in considerazione gli aspetti geometrici di dettaglio dell’infrastruttura ed il comportamento reale dei conducenti, legato alle caratteristiche del veicolo e del guidatore (accelerazione, decelerazione, cambio corsia, manovre di svolta, precedenze, tempo di reazione etc…).

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Introduzione ed obiettivi della tesi

3

Una volta costruita virtualmente l'intersezione allo stato attuale all’interno del software di micro-simulazione e dopo aver definito tutti i flussi che la percorrono, si procede con la calibrazione del modello. Lo scopo è quello di ottenere valori simulati dal programma AIMSUN simili a quelli calcolati con i modelli teorici nella prima fase. In particolare si vanno a confrontare i valori dei tempi medi di attesa e di lunghezza della coda in modo tale che lo scenario attuale simulato sia in tutto e per tutto il più possibile vicino alla realtà secondo questi due parametri. Al termine di questo processo si definiscono i nuovi valori delle caratteristiche del traffico che simulano la situazione attuale dell'intersezione.

Nelle simulazioni delle ipotesi di progetto, inseriamo i valori trovati in modo da ricreare le solite condizioni dello scenario allo stato attuale e possiamo così osservarne le effettive prestazioni.

Con l'output delle traiettorie veicolari ottenute da AIMSUN, si esegue la terza ed ultima fase che consiste nell'analisi della sicurezza surrogata. La micro-simulazione viene ampliamente utilizzata per gli studi di funzionamento del traffico, come il tempo di viaggio e/o la stima dei ritardi in condizioni normali di sicurezza del traffico, ma solo negli ultimi anni si è pensato a questo modello come ad uno strumento adatto per valutare i livelli di sicurezza stradale delle infrastrutture esistenti e nuove. Il cuore di questo nuovo approccio è un software sviluppato dalla FHWA (Surrogate Safety Assessment Model - SSAM) che automatizza l'analisi dei conflitti elaborando direttamente le traiettorie dei veicoli prodotte durante la simulazione (posizione del veicolo, velocità e profili di accelerazione).

Terminata la terza fase ed analizzati i dati, andremo a fare un ultimo confronto tra lo stato attuale e le ipotesi progettuali per selezionare la soluzione con le migliori condizioni di sicurezza.

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4

1. Generalità sulle intersezioni a Rotatoria

1.1 Cenni Storici

Il sistema di circolazione a rotatoria a senso unico fu proposto per la prima volta nel 1903, per il Columbus Circle di New York City, da William Phelps Eno. Altre piazze circolari esistevano prima di tali date, ma esse erano concepite come particolarità architettoniche ed in esse era permessa la circolazione a doppio senso attorno all'isola centrale.

Eno si può ritenere il promotore degli schemi di percorrenza a senso unico e delle modalità di circolazione a rotatoria.

In Europa, le prime rotatorie sono state proposte dall'architetto francese Eugène Hénard per la riqualificazione di alcune importanti intersezioni di Parigi.

Le rotatorie di "prima generazione" erano definite come una intersezione a raso non semaforizzata nella quale si realizzava una serie di corti tratti di scambio, o di intreccio, allo scopo di non interrompere i flussi di traffico nel momento in cui si avevano delle reciproche manovre di attraversamento. In esse vigeva la regola di precedenza a destra, per cui si dava la priorità ai veicoli sui rami della rotatoria. Attorno agli anni '50 furono abbandonate perché erano ritenute responsabili dell'aumento degli incidenti e dell'autosaturazione della circolazione nell'anello (spill-back).

A partire dalla metà degli anni '60, la Gran Bretagna introdusse il diritto di precedenza ai veicoli all'interno dell'anello. Venne introdotta una più recente definizione delle rotatorie che possiamo dire di "seconda generazione". In questo modo la capacità non dipendeva più dalle manovre di interscambio, ma dalla disponibilità di tempi e spazio per l'immissione.

Non avendo più problemi di autosaturazione dell'anello, garantendo un flusso ininterrotto in esso, si è potuto ridurre notevolmente il diametro esterno della rotatoria in modo da rendere possibile il loro utilizzo in ambiti molto vincolati come ad esempio quello urbano. Si ha un notevole aumento della sicurezza, poiché si è passati da una situazione in cui le manovre venivano compiute ad alta velocità ad una in cui vengono compiute a bassa velocità grazie alle deflessioni delle traiettorie.

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1. Generalità sulle intersezioni a rotatoria

5

La tecnica della precedenza al flusso circolante sull'anello fu fatta propria anche da altri paesi europei come la Francia dai primi anni '80 e in Italia dal 1993 con l'emanazione del Nuovo Codice della Strada [1]. Nell'art. 145 si specifica che: "Quando due veicoli stanno

per impegnare una intersezione, ovvero laddove le loro traiettorie stiano comunque per intersecarsi, si ha l'obbligo di dare la precedenza a chi proviene da destra, salvo diversa segnalazione.".

1.2 Caratteristiche delle rotatorie di "Seconda Generazione"

Ogni Paese presenta la propria normativa riguardo al funzionamento delle rotatorie.

Il quadro normativo italiano sulla sistemazione a rotatoria è circoscritto al Decreto Ministeriale del 2006 [2] (Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti) sulle intersezioni

stradali e affronta solo alcuni aspetti progettuali.

Dalla Normativa Francese [7], la definizione delle rotatorie di "seconda generazione" è la

seguente: " La ROTATORIA è un incrocio costituito da un'area centrale circondata da un

anello (carreggiata) percorribile a senso unico antiorario dal traffico proveniente da più entrate, annunciato da specifiche indicazioni segnaletiche. Queste ultime per indicare agli utenti l'immissione in una particolare intersezione dove vige la regola della precedenza dei veicoli che percorrono l'anello, qualunque sia il tipo di strada da cui provengono".

Le rotatorie con precedenza concessa al flusso circolante sull'anello presentano notevoli vantaggi rispetto alle tradizionali intersezioni a raso ed alle rotatorie di "Prima Generazione":

- evitano i fenomeni di blocco dell'anello grazie ad un maggiore snellimento del traffico in esso;

- si ha una maggiore sicurezza attraverso la riduzione dei punti di conflitto ( una rotatoria a 4 rami, con una corsia nell'anello ed all'entrate, ha 8 punti di conflitto contro i 32 di un incrocio analogo, Figura 1.1);

- riduzione delle velocità dei veicoli in attraversamento; - riduzione dei tempi di attesa alle entrate;

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6

- riduzione dell'inquinamento acustico e chimico grazie della velocità più costante dei veicoli, delle accelerazioni ridotte e dei tempi di attesa minori;

- flessibilità degli itinerari, data la semplice possibilità di invertire la marcia.

I conflitti nelle intersezioni possono essere divisi in quattro categorie di base, in cui varia il grado di gravità, come segue :

1. Conflitti nelle code agli ingressi: questi conflitti avvengono tra i veicolo in coda sugli approcci che attendono il giusto gap per immettersi in rotatoria. Sono in genere i meno gravi di tutti i conflitti , perché le collisioni coinvolgono le parti più protette del veicolo e la differenza di velocità relativa è solitamente bassa;

2. Conflitti divergenti: sono causati dalla separazione di due flussi di traffico. Gli esempi includono svolte a destra divergenti da movimenti di attraversamento o veicoli uscenti divergenti da veicoli circolanti nell'anello. Se le velocità di uno dei movimenti è significativamente diversa dall'altro, il conseguente differenziale di velocità aumenta il rischio di un tamponamento;

3. Conflitti di unione: sono causati dalla fusione di due flussi di traffico. I più frequenti sono i conflitti laterali e quelli di tamponamento;

4. Conflitti di incrocio: si verificano dove i percorsi di due flussi di traffico si intersecano. Sono i più gravi di tutti i conflitti e possono comportare infortuni o

Figura 1.1 - Grafico che mostra i punti di conflitto di una rotatoria (intersezione circolare) e un normale incrocio (intersezione lineare) [5]

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incidenti mortali. Ti frontali.

Una rotatoria a singola cors più pericolosi.

E' interessante per i progett nelle rotatorie. La Tabella 1 su dati ottenuti da due ann nella Figura 1.2).

Tabella 1.1 - Confronto

1. Generalità sulle i

Tipici conflitti di questo tipo sono quelli ad an orsia è in grado di eliminare i conflitti di incro

ettisti esaminare i dettagli dei tipi di incidente

a 1.1 mostra la percentuale dei principali tipi d nni di osservazioni in vari paesi (ogni confli

nto dei tipi di conflitto nelle rotatorie [5]

le intersezioni a rotatoria

7

angolo retto o quelli rocio che sono quelli

te e la loro posizione di conflitto calcolati flitto è rappresentato

(13)

8

La realizzazione di una rotatoria è comunque sconsigliata quando ci si trovi in uno dei seguenti casi:

- dove non è presente una condizione plano-altimetrica favorevole ed in un contesto eccessivamente costruito che non permetta una sufficiente visibilità e dei raggi di curvatura congruenti;

- dove si ha una strada principale con flusso molto maggiore rispetto alle altre: la rotatoria non permette una gerarchizzazione per strade con portate di traffico fortemente differenziate poiché essa disciplina egualmente tutto il traffico entrante;

- nei casi in cui si deve garantire la precedenza ai mezzi pubblici;

Un'altra importante problematica riguarda gli utenti deboli: le rotatorie risultano difficili da attraversare per le correnti di ciclisti e pedoni. I tempi morti di un intersezione semaforizzata che vengono utilizzati per l’attraversamento da parte delle correnti più deboli, nel caso delle rotatorie sono assenti. Per rendere più fluido il traffico gli attraversamenti pedonali vengono spostati lontano dalla rotatoria stessa, ma questo può portare l'utente debole, che tende a percorrere la traiettoria di minimo costo, ad effettuare movimenti non concessi dalla segnaletica che risultano pericolosi per la loro incolumità.

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9

I ciclisti sono soggetti ad incidenti nel caso in cui essi si affianchino alle autovetture che possono compiere le diverse manovre di spostamento per cambiamento di corsia o per uscire dall’anello senza rendersi conto della presenza di un altro mezzo affiancato.

Tutto ciò fa si che l’inserimento di un numero sempre maggiore di rotatorie in ambito urbano renda più difficile la circolazione di ciclisti e pedoni.

1.3 Classificazione Standard delle rotatorie

Per le rotatorie moderne si individuano tre distinte tipologie fondamentali in base al diametro della circonferenza esterna (limite della corona giratoria), generalmente realizzate in diversi contesti funzionali:

- Mini Rotatorie con diametro esterno De inferiore a 20 m;

- Rotatorie Compatte con diametro esterno De compreso tra 20 e 40 m;

- Grandi Rotatorie con diametro esterno oltre 40 m.

Un ulteriore elemento di distinzione tra le rotatorie è rappresentato dalla sistemazione dell'isola circolare centrale, che può essere resa in parte o completamente transitabile per le manovre dei veicoli pesanti.

Sulla base del D.M.2006 [2], l'intersezione a rotatoria può essere inserita, come per le altre

intersezioni a raso, esclusivamente in tutti gli incroci possibili tra le tipologie di strade C (Extraurbane secondarie), E (Urbane di quartiere) e F (Locali urbane ed extraurbane). Poiché i rami degli svincoli autostradali e di strade a scorrimento veloce sono assimilabili alle suddette tipologie, la sistemazione a rotatoria può essere utilizzata come raccordo tra questi e le tipologie C,E,F.

Le intersezioni sistemate con circolazione rotatoria con diametro superiore a 50 m (limite che Kimber usò per distinguere tra modern roundabout e traffic circle) dovrebbero essere trattate, sulla base del D.M.2006, come tronchi di scambio tra intersezioni lineari successive. Da una punto di vista funzionale la distinzione appare eccessivamente restrittiva poiché il controllo della velocità di attraversamento, su cui incidono intensità di

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traffico, visibilità e prestaz sulla geometria.

1.4 Criteri di proget

1.4.1 Processo di p La progettazione di una ro plano-altimetrica, la valuta livelli prestazionali soddisfa Il processo di progettazione

1. definizione degli ele 2. valutazione delle tra 3. verifica del dimens corona giratoria risp 4. verifica di circolazio

Figura 1.3- Organizzazi (come livelli minimi) [2]

tazioni guidatore-veicolo, può essere consegui

ettazione

progettazione

rotatoria è un processo iterativo che coinvolg tazione delle prestazioni di capacità e di sicu sfacenti.

ne segue questo percorso: elementi geometrici;

traiettorie e dei profili di velocità per tutti i pos nsionamento geometrico dei rami in entrata ispetto ai flussi;

zione per i veicoli pesanti;

azione delle reti stradali e definizione delle intersezion [2]

10

uito anche operando

olge la progettazione curezza per garantire

ossibili percorsi; ta, in uscita e della

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11

5. verifica della sicurezza degli utenti deboli (pedoni e ciclisti); 6. verifica della visibilità.

1.4.2 Elementi geometrici della rotatoria Diametro esterno della rotatoria

Il diametro esterno è la massima distanza tra due punti esterni della corona giratoria. Esso influisce significativamente sulla scelta degli altri parametri geometrici (quindi sulle prestazioni complessive) per cui viene preso in considerazione per primo.

In presenza di traffico misto, nelle rotatorie con una sola corsia sulla corona rotatoria, è importante controllare la congruenza tra dimensione del diametro esterno e raggi di curvatura minimi dei mezzi pesanti.

Per rotatorie con due corsie sulla corona giratoria la dimensione del diametro esterno è tale che non vi è, in genere, difficoltà a rispettare i raggi di curvatura minimi per i mezzi pesanti ammessi in circolazione. La dimensione dipende invece dalla necessità di conseguire una adeguata riduzione di velocità sia sull'anello sia agli ingressi ed alle uscite con raggi di curvatura in ingresso e in uscita congrui. Diametri esterni piccoli di solito consentono di conseguire bene gli obiettivi di sicurezza.

Anello di circolazione

La larghezza della corona rotatoria (o anello circolatorio) è determinata dalle dimensioni delle larghezze degli ingressi e dai vincoli sui raggi di curvatura per i possibili movimenti. Secondo le direttive del D.M.19/4/2006 [2], la corona giratoria deve essere sempre

organizzata su una sola corsia. La larghezza deve essere pari alla più ampia larghezza di ingresso (o,al più, maggiore del 20%) e rimanere costante lungo tutta la corona. Questo, come il fatto che non devono esservi ingressi a strade o proprietà private, serve per rendere leggibile nel migliore dei modi la traiettoria della rotatoria.

Non considerando le banchine generalmente la larghezza dell’anello deve essere di 7 m; nel caso in cui una o più entrate siano composte da due corsie essa può salire fino ad 8 m.

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Per rotatorie di grandi dim valore di 10 m.

La pendenza dell’anello de percezione della traiettoria per avere uno smaltimento eccedere oltre il suddetto lim

- per rotatorie con ba una pendenza del 5% - per rotatorie di gra

pesanti si può arriva

Isola centrale

L'isola centrale di una rotat dalla corona rotatoria. Per garantire il giusto spa dimensioni dell’anello veng

Figura 1.4- Termin

mensioni (60-70 m), la larghezza dell’anello p deve essere di 1,5-2%; questo serve per gara ia anulare, per mantenere la pendenza delle c to delle acque meteoriche migliore. Solo in limite:

basso volume di traffico e velocità sostenuta 5%;

grandi dimensioni, con velocità sostenute e vare al massimo ad una pendenza del 3%.

tatoria è la parte sopraelevata, solitamente non spazio di manovra ai veicoli più ingombran

ngono adottate soluzioni differenti:

rminologia per la descrizione delle componenti della rota

12

o può raggiungere un arantire una migliore corsie in ingresso e in alcuni casi si può ta si può raggiungere presenza di mezzi

n transitabile inclusa anti a seconda delle

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13

- per rotatorie con diametro esterno maggiore di 30 m risulta sufficiente che l’isola centrale presenti una banchina sormontabile della larghezza di 50 cm;

- per rotatorie con diametro esterno inferiore ai 30 m sarà necessario, oltre ai 7 m dell’anello, costruire una corona di larghezza compresa tra 1,50-2,00 m.

Nel caso di minirotatorie l'isola centrale può essere completamente sormontabile.

L'isola centrale deve essere circolare per garantire velocità di circolazione costanti. Altre forme, ellittiche o irregolari, possono innescare sui lati più lunghi accelerazioni e su quelli più corti decelerazioni non facilmente controllabili (sia per la sicurezza che per la capacità).

La dimensione dell'isola centrale ha un ruolo determinante nel definire l'angolo di deflessione che limita la velocità del movimento di attraversamento. Se il valore risultante non determina un angolo di deflessione adeguato si deve aumentare il diametro dell'isola centrale, aumentando corrispondentemente il diametro esterno poiché è correlato. Un'altra soluzione è spostare l'ingresso a sinistra, aumentandone l'inclinazione, verificando che siano soddisfatti i requisiti per i movimenti di svolta.

Il cordolo sormontabile deve essere realizzato con materiali differenti da quelli della corona giratoria, con un leggero distacco dalla carreggiata (3-4cm) in modo da essere facilmente riconoscibile dai guidatori e con adeguate pendenze (3-6%) per dissuadere i veicoli leggeri a percorrerlo.

Entrate

La larghezza degli ingressi è un fattore determinante della capacità della rotatoria, più di quanto possa essere definito dal numero di corsie. Va dimensionata sulla base del numero di corsie necessarie per soddisfare i flussi in ingresso.

Su un ramo principale generalmente si adotta una larghezza della corsia di 3,5-4 m misurata a 5 m dalla linea di “dare la precedenza”. Se risulta necessario aumentare la capacità di un braccio, può essere utilizzata un’entrata a due corsie della larghezza complessiva di 7,5 m. Il tratto a due corsie (lunghezza minima 25-30 m) deve essere dimensionato secondo il metodo delle code.

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Il raggio della traiettoria di entrata non deve essere inferiore ai 10 m in ambito urbano (12 m in ambito extraurbano), ma inferiore al raggio della circonferenza esterna della rotatoria. Con raggi compresi tra i 15-20 m si induce i conducenti a diminuire la velocità ed a dare la precedenza ai veicoli presenti sull’anello. Con un raggio più ampio si può avere valori della deflessione maggiori rispetto a quelli ottimali.

Ingressi con più di due corsie dovrebbero essere attentamente valutati perché possono ridurre le prestazioni dal punto di vista della sicurezza. Tuttavia ci sono casi specifici da valutare come quando l'intervento si inserisce in una rete esistente urbana con assi stradali a due corsie per senso di marcia, su cui non è ragionevole intervenire per non ridurre la capacità complessiva del percorso.

Uscite

Contrariamente alle entrate che hanno il compito di rallentare i veicoli, le uscite devono garantire che l’anello venga liberato il più velocemente possibile; perché avvenga ciò il loro raggio di curvatura dovrà essere maggiore di quello delle entrate. Il raggio minimo concesso per le corsie di uscita è di 15 m.

Generalmente le uscite sono costituite da un’unica corsia di larghezza compresa tra 4-5 m, a seconda della cinematica della manovra.

Raramente sono a due corsie, solo nei casi in cui il volume di traffico sia superiore ai 1200 veic/h; in questo caso la loro larghezza sarà almeno di 7 m. Il loro utilizzo è sconsigliato in quanto risultano pericolose per i pedoni e per i mezzi a due ruote.

Isole divisionali

Le isole divisionali devono essere presenti in tutte le rotatorie salvo in quelle che abbiano diametro esterno tanto piccolo da rendere l'isola divisionale un ostacolo alla circolazione ed alla visibilità dell'isola centrale.

Le funzioni delle isole spartitraffico risultano essere molteplici:

- aiutano la percezione della rotatoria man mano che i veicoli si avvicinano ad essa; - riducono la velocità in entrata;

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- costituiscono un rifugio per i pedoni;

- in questa area si può collocare la segnaletica stradale verticale.

Le dimensione della suddetta isola sono proporzionate a quelle dell’isola centrale; generalmente la larghezza del bordo adiacente all’anello deve avere una larghezza non inferiore ai 5 m, e maggiore sarà questa larghezza maggiore sarà la capacità della rotatoria, poiché avremo un traffico di disturbo minore all’entrata.

1.4.3 Traiettorie e profili di velocità

La definizione delle traiettorie deve discendere dalla progettazione dei segmenti curvilinei che compongono l'accesso, l'attraversamento e l'uscita della rotatoria, unitamente alla individuazione dei possibili profili di velocità.

Il principio generale della progettazione di una rotatoria è di conseguire la riduzione delle velocità relative tra i flussi per tutti i bracci, anche delle strade principali, attraverso traiettorie curvilinee, la chiara presegnalazione e la segnaletica orizzontale e verticale. La deflessione deve essere tale da non permettere andature superiori a 50 km/h.

La riduzione dei raggi di curvature induce velocità di circolazione più basse e quindi minor frequenza e minor rischio di incidenti gravi.

Nel caso di rotatorie a più corsie, la riduzione dei raggi di curvatura comporta una maggiore influenza sui conflitti tra i flussi paralleli all'intero della corona poichè può indurre nei guidatori la scelta di percorsi rettificati tra le corsie.

La determinazione delle velocità si fa dopo aver individuato la traiettoria veicolare più veloce in condizioni di flusso completamente libero sulla traiettoria che permette solitamente di sviluppare la velocità più alta. L'operazione di individuazione delle traiettorie veicolari va ripetuta per ogni braccio, specialmente se con geometria diversa. Si assume che il veicolo sia largo 2 m e mantenga una distanza di sicurezza di circa 0,5 m. Si definisce deflessione di una traiettoria il raggio dell’arco di cerchio che passa a 1,50 m dal bordo dell’isola centrale ed a 2,00 m dal ciglio delle corsie di entrata e uscita (vedi

Figura 1.5). Tale raggio, come riportato nel documento del C.N.R. del 2001 [3], non deve

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16

valore usato per grandi rotatorie); è preferibile adottare valori sensibilmente inferiori a questi limiti massimi.

La normativa italiana raccomanda che venga verificata anche la seguente condizione: β ≥45° dove β è l'angolo formato dalla intersezione delle rette tangenti rispettivamente alla curva di ingresso ed alla curva in uscita sul lato sinistro (Figura 1.6).

Questa verifica, adottata anche dalla normativa svizzera, sintetizza la scelta dei raggi di curvatura per verificare che la velocità di tutti i movimenti siano coerenti in modo da ridurre l'esposizione al rischio di incidente e la gravità di essi.

Non è facile da verficare in particolare se non si hanno rotatorie con 4 rami. E' consigliabile, soprattutto quando la verifica delle norme italiane sul β fornisce esito negativo, fare riferimento alla verifica di deflessione sopra citata che riguarda i raggi massimi della traiettoria di attraversamento e di svolta a destra (inferiori a 80-100).

Una ulteriore verifica sulle traiettorie è quella dell'allinemento degli assi stradali rispetto al centro della rotatoria. La condizione ottimale si ha quando tutti gli assi dei rami intersecano il centro dell'isola centrale (disposizione radiale). In questo modo vengono garantite velocità ridotte nelle fasi di entrata, di attraversamento e di uscita.

Figura 1.5- Traiettoria del veicolo più veloce (movimento di attraversamento) per rotatoria a singola corsia [3]

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Se tale allineamento non sinistra così da ottenere una che tale spostamento non affrontata a velocità elevate

Figura 1.7- Va Figura

1.6-1. Generalità sulle i

n è possibile, i rami dovrebbero essere spos na curvatura maggiore in entrata. Tuttavia si d on produca una uscita eccessivamente tang ate.

Valutazione dell'allineamento dei bracci in una rotatori - Elementi di progetto e tipizzazione delle rotatorie [3]

le intersezioni a rotatoria

17

ostati leggermente a i deve fare attenzione ngente che verrebbe

atoria [3]

(23)

18

1.4.4 Verifica di circolazione dei veicoli pesanti

La verifica di circolazione per i veicoli pesanti impone la verifica dello spazio di ingombro.

Il Codice della Strada (art.127 del Regolamento [1] ) impone le dimensioni minime per una

traiettoria circolare di un veicolo articolato. Il raggio esterno minimo della fascia di ingombro è di 12,50 m e quello interno di 5,30 m.

La verifica deve essere effettuata considerando il veicolo più lungo ammesso alla circolazione, con relativa larghezza e caratteristiche di sterzatura, per i possibili movimenti, graficamente o facendo uso di software specifici (ad esempio CadTools©).

1.4.5 Verifica di sicurezza degli utenti deboli

Per una corretta progettazione di un’intersezione con rotatoria deve essere prestata molta attenzione alle manovre compiute da quelle che sono le correnti di traffico deboli, come quelle dei flussi ciclo pedonali che possono entrare in conflitto con le traiettorie delle autovetture e mezzi pesanti. Le rotatorie per i pedoni generano una sensazione di insicurezza e tendono a far allungare il percorso, ma in realtà la loro pericolosità per correnti di flusso è pari a quella di altre tipologie di intersezioni.

Gli attraversamenti pedonali sono evidenziati sulla carreggiata mediante zebrature con strisce bianche ( od a colori alternati contrastanti) parallele alla direzione di marcia dei veicoli, di lunghezza non inferiore a 2,50 m sulle strade locali e urbane di quartiere ed a 4 m sulle altre strade, ma deve essere comunque commisurata al flusso del traffico pedonale; la larghezza delle strisce è di 50 cm come quella degli intervalli.

Per facilitare l’attraversamento pedonale vengono utilizzate delle isole di rifugio inserite all’interno delle isole spartitraffico, la cui profondità generalmente non scende al di sotto di 1,50 m, per permettere alle carrozzine di compiere l’inversione del senso di marcia. Se l’attraversamento è anche ciclabile oltre che pedonale la profondità minima consigliata è di 1,80-2,00 m, per garantire protezione ai ciclisti.

Gli attraversamenti ciclabili devono essere previsti per dare la continuità delle piste ciclabili nelle aree di intersezione. Sono evidenziati sulla carreggiata mediante due strisce

(24)

19

bianche discontinue; gli attraversamenti a senso unico devono essere almeno di 1 m, mentre quelli a doppio senso di 2 m.

Gli attraversamenti devono essere posti ad una distanza non inferiore ai 4-5 m dall’anello, in modo da allontanare i pedoni dai flussi circolanti sull’anello giratorio e da non rendere troppo lunghi i percorsi pedonali (cosi da evitare manovre pericolose da parte dei pedoni come attraversamenti all’interno dell’anello).

Per evitare comportamenti scorretti da parte degli utenti deboli, i percorsi a loro dedicati devono essere ben studiati in modo da indurre le persone ad utilizzare gli spazi appositi per l’attraversamento; possono essere utilizzati anche degli elementi dissuasivi, come per esempio delle catene poste intorno all’anello giratorio, con lo scopo di incanalare maggiormente i flussi pedonali.

1.4.6 Verifica della visuale libera

Il concetto di visibilità è fondamentale per le rotatorie in cui ogni decisione deve essere presa dal guidatore consapevole di quello che sta avvenendo lungo ogni suo possibile percorso e con la possibilità di arrestare il suo veicolo in ogni punto, nell'anello di circolazione, in approccio e in uscita.

Come viene spiegato nel testo "Progettare le rotatorie" [10], fissato il punto di vista ad una

altezza massima dalla pavimentazione di 1,10 m e l'oggetto da rilevare ad una altezza massima di 20 cm, ci sono varie distanze di visibilità da verificare:

1. Criterio della visibilità a sinistra (o della visibilità del quarto di corona):

serve ad assicurare agli utenti prossimi all’immissione in rotatoria, la percezione dei veicoli all’interno della corona in tempo per modificare la propria velocità e quindi cedere il passaggio o eventualmente immettersi nell’anello.

Questo criterio è l’unico previsto dal D.M.19/04/2006 [2]: il veicolo si pone sulla

corsia di ingresso a 15 m calcolati sulla sua traiettoria dalla linea di precedenza. Nel caso di rotatoria a 4 rami, la zona in cui è necessaria la visibilità completa corrisponde al quarto di corona giratoria posto alla sinistra del ramo di accesso con l’aggiunta dell’area al di sotto di essa delimitata da una retta aventi le seguenti

(25)

proprietà: passante p ed intersecante il pr corona giratoria (Fig

2. Criterio di visibilità Si vuole garantire u tra il veicolo in app consentire l’arresto tempo di reazione de Da dove Da= distanza di V= velocità di dell'85° per velocità di per la valut dipendenza τ = tempo di re reazione) p Figura 1.8- Distanza di l'intersezione

e per il punto di osservazione, tangente alla cir prolungamento del raggio della rotatoria delim Figura 1.9).

tà per l’arresto sul ramo d’ingresso:

un adeguato spazio, sgombro da qualunque im approccio all’intersezione e la linea di “dare

to del veicolo. La distanza di visibilità è data del guidatore e dallo spazio di frenatura del ve

∙

, ∙ , ∙ ∙ (Equazione 1.1)

di visibilità per l'arresto (m)

di progetto sul ramo di ingresso (km/h) che è pa ercentile nel caso di rotatorie esistenti, mentre di progetto per rotatorie di nuova costruzione ( lutazione di V di progetto che tiene conto ad ese

za dal raggio di curvatura in ingresso)

reazione complessivo (percezione, riflessione, pari a 2,5 s

Figura 1.9- Condizione di visib 2006 di visibilità per 20 circonferenza esterna limitante il quarto di impedimento visivo, e la precedenza” per ta dal contributo del veicolo.

pari alla velocità re si pone uguale alla

(vedi la Tabella 1.1 esempio della sua e, attuazione e

(26)

21

f(v)= coefficiente di aderenza longitudinale che si ricava per interpolazione sapendo i valori per alcune velocità (vedi Tabella 1.2)

i = pendenza longitudinale del ramo d'ingresso, positiva in salita e negativa in discesa (%)

Nel caso in cui prima della linea di arresto ci sia un attraversamento pedonale, la distanza di visibilità per l'arresto (Da) va calcolata con riferimento a quest'ultimo.

3. Criterio di visibilità per i veicoli in circolo:

Si verifica la possibilità di arrestarsi da parte dei veicoli in circolo, per effetto della presenza di oggetti o di altri veicoli sull’anello; viene garantita sempre agli utenti dei veicoli sull’anello, la corretta percezione dei veicoli in immissione.

Non devono essere posti ostacoli a meno di 2 m dal bordo dell’isola centrale o, in assenza di bordatura sormontabile, a 2,50 m dalla linea di demarcazione dell’isola centrale.

Il veicolo si posiziona a 2 m dal bordo interno dell’isola centrale.

Per Da si assume la distanza di arresto circolare legata alla velocità in rotatoria.

Da = ∙_, +

∙ , ∙ ∙( ( )± ) (Equazione 1.2)

dove

v(m/s)= 2,25R

(27)

Tabella1.2 - Relazione tra Velocità (km/h) 15 20 25 30 40 50 60

Tabella 1.3 - Valori del co

V (km f(v)

4. Criterio della visibil Se si hanno rotatorie verificare che gli a

Figura

1.11-e tra v1.11-elocità di prog1.11-etto 1.11-e raggio di curvatura [10]

Raggio di curvatura (R in m) Coefficient aderenza tras

(ft) Pendenza trasversale (it)

-2,0% 0% +2,0% 8 8 7 0,23 15 14 13 0,23 25 22 21 0,22 35 32 30 0,22 66 60 55 0,21 109 98 89 0,20 157 142 129 0,20

el coefficiente di aderenza longitudinale al variare della ve

m/h) 25 40 60 80 100 120 (v) 0,45 0,43 0,35 0,30 0,25 0,21

bilità veicolo-pedone:

rie interessate da attraversamenti pedonali o ci i attraversamenti pedonali risultino visibili a

- Distanza di arresto per i veicoli circolanti nell'anello

22 iente di trasversale ,23 ,23 ,22 ,22 ,21 ,20 ,20 lla velocità [10] ciclabili è necessario ai veicoli circolanti

(28)

23

nell’anello e/o a coloro che si devono immettere in rotatoria provenendo dal ramo immediatamente a sinistra.

Si calcola la distanza di arresto con la formula vista in precedenza, usando una velocità pari a quella in rotatoria e si compara con il lato del triangolo che si trova con la costruzione geometrica: ha come base il segmento congiungente i punti di estremità dell’attraversamento pedonale e gli altri due lati con origine nel punto corrispondente all’occhio del conducente del veicolo posto sulla linea di precedenza del ramo subito a sinistra o sull’anello. La verifica è soddisfatta quando Da< L. Il triangolo di costruzione individua un'area totalmente sgombra da ostacoli (Figura 1.12).

5. Criterio della visibilità pedone-veicolo:

questo criterio come il precedente deve applicarsi quando sulla rotatoria sono presenti attraversamenti pedonali o ciclabili. Per migliorare la sicurezza delle utenze deboli è opportuno garantire anche la corretta visione del veicolo da parte del pedone.

Il punto di osservazione del pedone varia da 1,10m per bambini a 1,70m per adulti. Si trova una zona libera da ostacoli i cui contorni sono individuati dalla distanza di visibilità pedonale-veicolo:

D = L (Equazione 1.3)

dove

Dp= distanza di visibilità pedone-veicolo

V= velocità del veicolo in circolo o sul ramo immediatamente a sinistra dell'attraversamento considerato (km/h)

Vp= velocità dei pedoni (3,5÷4,0 km/h)

Lp= lunghezza dell’attraversamento pedonale (m)

In qualsiasi caso eventuali ostacoli devono essere posti ad una distanza di almeno di 2 m dal bordo non sormontabile sagomato dell’isola centrale ed in assenza di questo la distanza sale a 2,50 m. Non devono invece essere presenti ostacoli visivi sulle isole direzionali.

(29)

Figura 1.12- DisDistanza di arresto per l'attraversamento pedonale in us

24

(30)

2. Grandi rotatorie: tipologie, geometrie e capacità

25

2. Grandi rotatorie: tipologie, geometrie e capacità

2.1 Cenni su varie tipologie di rotatorie non convenzionali

Il D.M.19/4/2006 [2] "Norme funzionali e geometriche per la costruzione delle intersezioni

stradali" fornisce una classificazione delle rotatorie in base al diametro della corona giratoria. In particolare, si introducono tre classi di rotatorie (mini rotatorie, compatte e convenzionali) che coprono un campo di variabilità del diametro esterno compreso tra 14 m e 50 m.

Si devono considerare non coerenti con la Norme italiane:

- le rotatorie circolari di grandi dimensioni, cioè quelle con diametro maggiore di 50 m;

- tutte le configurazioni di incrocio a raso che, pur garantendo una circolazione rotatoria, presentano forme non circolari (ellittiche, allungate, a clessidra, etc.); - tutte le rotatorie di forma circolare che, pur avendo diametro esterno inferiore o

uguale a 50 m, presentano più di una corsia sull'anello circolatorio o sui bracci di uscita.

Di seguito sono riportati alcuni esempi di rotatorie che, pur presenti con frequenza significativa nell'ambito del patrimonio infrastrutturale italiano, sono caratterizzati da una composizione geometrica non ammissibile dall'attuale Normativa italiana:

- schema urbano caratterizzato da doppia corsia sia in ingresso che in uscita (Figura

2.1);

- configurazione a circolazione rotatoria di forma allungata (rotatorie a goccia -

Figura 2.2);

- rotatorie a doppia geometria che hanno una forma geometrica dell'aiola centrale diversa da quella del margine esterno (solitamente l'aiola centrale è circolare, mentre il margine esterno segue una elisse - Figura 2.3).

(31)

Figura 2.2 - Incrocio risolto con (Immagine estratta dalle slide

Figura 2.1 - Rotat

con una rotatoria a goccia (Filattiera, Ms, Italia) lides del corso di Tecnica del Traffico del prof. Ing. Pratell otatorie con ingressi ed uscite a doppia corsia [10]

26

(32)

Negli ultimi anni, la ricerc verso l’ideazione di nuove capacità e migliorarne le annoverano schemi affin funzionamento alquanto di

Figura 2.4), delle turbo Roundabout (Figura 2.6) capacità ed alla sicurezza) Olanda, Slovenia e German migliorare le performances Marcate differenze, rispetto turbo rotatorie e nelle flowe carreggiata anulare, nonché

Figura 2.3 -Esempio di pro (Immagine estratta dalle sl

2. Grandi rotatorie: tipologie

rca scientifica nel settore delle infrastrutture v ve tipologie di incroci stradali, nell’ottica d e condizioni di sicurezza. Tra le soluzioni fini alle tradizionali rotatorie, sebbene differenti. Si tratta delle rotatorie a spirale (S o rotatorie (Turbo Roundabout - Figura 2.5

che, grazie alle loro particolari peculiari za), sono sempre più frequentemente impieg ania) per eliminare punti neri della rete viaria es di intersezioni già in esercizio.

tto agli schemi convenzionali, si presentano wer roundabout in cui la conformazione dell’is hé la separazione fisica delle corsie di marcia

progetto a rotatoria a doppia geometria (SS1 Aurelia - Pis lle slides del corso di Tecnica del Traffico del prof. Ing. Pra

gie, geometrie e capacità

27 e viarie si è orientata di incrementarne la i più interessanti, si con modalità di Spiral Roundabout - 2.5) e delle Flower ità (ascrivibili alla egate (soprattutto in ria (black spot) o per

o specialmente nelle ’isola centrale e della ia (ottenuta mediante

Pisa, Italia) . Pratelli A. - UNIPI)

(33)

28

cordoli), offre condizioni di sicurezza potenzialmente più elevate rispetto a quelle ottenibili con schemi geometrici convenzionali, e, in talune condizioni di traffico, anche maggiori valori di capacità.

Figura 2.5 -Esempio di Turbo Rotatoria

(Immagine estratta dalle slides del corso di Tecnica del Traffico del prof. Ing. Pratelli A. - UNIPI)

(34)

Nei paragrafi che seguono spirale e le turbo rotatorie rotatorie a spirale americane

2.2 Rotatoria a spira

Negli Stati Uniti, la Federa seconda edizione di una gu la costruzione, la manuten Highway Research Program Il capitolo 6 "Geometric progettazione.

La geometria di una rotator Molti dei parametri geome

Figura 2.6 Flower Roun

o faremo un approfondimento su quanto conc rie. In particolare analizzeremo le differenze ane e quelle turbo sviluppate in Olanda.

irale modello americano

eral Highway Administration (FHWA) ha pub guida informativa che esplora la pianificazion enzione ed il funzionamento di rotatorie: Na am - Report 672 - "Roundabouts: An Informati ic Design" fornisce un quadro generale p oria richiede il bilanciamento di vari obiettivi d metrici sono disciplinati dai requisiti di mano

2.6 -Punti di conflitto nell'intersezione del tipo oundabout con le svolte a destra separate

29 ncerne le rotatorie a ze tra le tipologie di ubblicato nel 2010 la one, la progettazione, National Cooperative ational Guide" [5]. per il processo di i della progettazione. novra del veicolo di

(35)

30

progettazione, ma dipendono anche dalla capacità desiderata, dallo spazio disponibile e dalla disposizione necessaria di corsie.

La guida introduce le Multilane Roundabout che hanno la caratteristica di avere più corsie nell'anello. Rispetto alle rotatorie con una singola corsia nell'anello, richiedono una maggiore attenzione nella progettazione poiché si dovrà tenere conto di come i flussi di traffico interagiscono tra loro.

Di particolare importanza per il raggiungimento della capacità prevista è la segnaletica. Geometria e segnaletica orizzontale devono essere progettati insieme al fine di creare un vasto sistema per guidare e regolare gli utenti della strada che stanno attraversando la rotatoria.

Nelle Multilane Roundabout la larghezza delle corsie della corona giratoria varia da 4,3 m a 4,9 m. Usando questi valori, in totale la larghezza dell'anello, che solitamente si mantiene costante, è di 8,5÷9,8 m per rotatorie a due corsie e di 12,8÷14,6 m per quelle con tre corsie.

In alcuni casi, la larghezza della corona circolatoria deve effettivamente essere più ampia rispetto al corrispondente ingresso che alimenta quella porzione di rotatoria.

Per esempio, in situazioni dove due entrate consecutive richiedono la svolta a sinistra esclusiva, una porzione dell'anello necessita di avere una corsia in più e la segnaletica a spirale per consentire a tutti i veicoli di poter raggiungere le loro uscite di destinazione senza la necessità di cambiare corsia di entrata.

Ci sono vari casi, tra cui la situazione illustrata nella Figura 2.7 dove una porzione della corona giratoria è obbligata ad avere tre corsie, nonostante il fatto che tutte le entrate abbiano solo due corsie.

Nelle pubblicazioni della FHWA[5], questo tipo di intersezione viene denominata rotatoria

a doppia corsia con doppia corsia consecutiva di svolta a sinistra. Per semplicità in questo elaborato, osservando la segnaletica a spirale, la citeremo con il nome di "Spiral Roundabout".

(36)

Le rotatorie a spirale usano dell'anello (Figura 2.9). La migliorare la disciplina di u Figura 2 Figura 2.8 -Mul corsia per la str

no cerchi concentrici come riferimento per gu La segnaletica a spirale è applicata a questo t i utilizzo delle corsie.

ura 2.7: Rotatoria a spirale modello americano

Multilane Roundabout per la strada principale ed a sing a strada secondaria

31

guidare la geometria tipo di rotatorie per

(37)

2.3 Turbo Rotatoria

Negli ultimi decenni, la r orientata verso l'ideazione incrementarne la capacità ed La sistemazione a rotatoria lascia ancora dei margini di Dove i flussi di traffico rich con più corsie nell'anello. I corsie nell'anello introduco circola nella parte interna d altro utente perché non p dell'anello abbia intenzione seguente. All'aumentare de ed uscita degli approcci aum I conflitti in rotatorie a fondamentali:

1. i conducenti non rie

Figura 2

ria modello olandese

a ricerca scientifica nel settore delle infrast e di nuove tipologie di intersezioni stradali a ed in particolar modo di migliorarne le condiz ria di una intersezione presenta una serie di a di miglioramento della sicurezza stradale. ichiedono capacità elevate, si deve ricorrere alle

. In confronto alle rotatorie con una singola co cono nuovi punti di conflitto: ad esempio u a dell'anello e vuole prendere l'uscita rischia d

può prevedere se il veicolo che circola n ne o meno di proseguire lungo la rotatoria pe del numero di corsie nell'anello e del numero

umentano i possibili punti di conflitto.

a due corsie nell'anello possono essere clas riescono a mantenere la corsia (Figura 2.10);

ura 2.9 -Geometria di partenza per rotatoria a spirale

32

strutture viarie si è a raso, nell'ottica di

zioni di sicurezza. i aspetti positivi, ma

lle rotatorie moderne corsia, quelle con più un conducente che di scontrarsi con un nella corsia esterna per prendere l'uscita o di corsie di entrata

(38)

33

2. i conducenti entrano affiancandosi ad un veicolo in uscita (Figura 2.11);

3. il conducente effettua una manovra di svolta dalla corsia non corretta (una corretta disposizione della segnaletica orizzontale può contribuire a ridurre questo tipo di conflitto) (Figura 2.12).

Gli incidenti possono essere più frequenti se i conducenti non hanno familiarità con il funzionamento della rotatoria.

Come in una rotatoria ad una corsia nell'anello, i conflitti più gravi vengono eliminati. I punti di conflitto che si hanno in una rotatoria a doppia corsia nell'anello avvengono generalmente a basse velocità. Pertanto, anche se il numero dei possibili conflitti aumenta rispetto alle rotatorie ad una corsia, la gravità complessiva dei conflitti risulta essere ancora inferiore rispetto ad altre alternative di intersezione.

Sebbene la rotatoria di nuova generazione sia migliore di quella di prima generazione (la dimensione ridotta dell'isola centrale permette di avere delle deviazioni delle traiettorie tali da costringere i veicoli a mantenere velocità basse), in alcune sue configurazioni, reintroduce sovrapposizioni delle traiettorie dei veicoli che possono generare reali punti di conflitto.

Figura 2.10 - Veicolo che non mantiene la posizione nella giusta corsia

Figura 2.11 - Conducente che si affianca ad un veicolo in uscita

(39)

34

I possibili conflitti aumentano le probabilità di incidente e determinano anche condizioni meno efficienti di deflusso del traffico: più è alto il traffico più aumenta l’indecisione dei conducenti della corsia interna, così come il numero di quelli che usano soltanto la corsia esterna.

L'esigenza di superare i limiti di sicurezza delle rotatorie tradizionali, ha portato i ricercatori a sviluppare nuovi schemi innovativi tra cui le rotatorie non convenzionali di tipo "turbo" ideate da Lambertus G. H. Fortuijn in Olanda,alla fine degli anni '90.

Il termine "turbo" si riferisce alla configurazione planimetrica della rotatoria, simile ad una turbina, ed alle traiettorie veicolari "vorticose" che scaturiscono dalla particolare geometria dell'intersezione.

Una turbo rotatoria si differenzia dagli altri schemi geometrici di intersezione con circolazione a rotatoria per la separazione fisica delle corsie, sia agli ingressi, sia nell'anello (elimina la possibilità di intreccio), ottenuta mediante l'installazione di cordoli. La canalizzazione delle correnti di traffico determina la specializzazione delle corsie di marcia. I conducenti scelgono la corsia da percorrere prima di fare il loro ingresso in rotatoria in base al fatto di uscire dalla direzione desiderata.

Si hanno vari effetti sulla circolazione:

- non si hanno cambi di corsie nell'anello della rotatoria;

- i veicoli in ingresso non devono dare la precedenza a più di due corsie; - basse velocità medie di guida attraverso la rotatoria;

(40)

35

- riduzione dei punti di potenziale conflitto.

Le dimensioni di una turbo rotatoria si aggirano in genere su diametri di 40÷50 m e comunque su diametri raffrontabili a quelli delle rotatorie a doppia corsia.

Ci sono differenti varianti delle turbo rotatorie e sono ottenute cambiando il numero di corsie delle entrate e delle uscite, oltre che per la presenza o meno di corsie di by-pass. La necessità di ricorrere alla realizzazione di una di queste varianti è principalmente dovuta alla specifica distribuzione dei flussi di traffico sui rami dell'intersezione.

Il numero di corsie nell'approccio deve corrispondere al numero di corsie nell'anello. Le principali varianti (Figura 2.14) si distinguono in :

Tre o Quattro rami - Egg Roundabout

- Basic Turbo Roundabout - Spiral Roundabout - Knee Roundabout - Rotor Roundabout Varianti solo per Tre rami

- Star Roundabout

- Stretched-knee Roundabout

Figura 2.13 -Differenti tipologie di conflitto nella rotatoria a una corsia, in quella a due corsie ed in una turbo rotatoria

(41)

I modelli classici di analis HCM, ect.) non si prestan rotatoria, tenuto conto dell cui si svolgono le manovre si rimanda al Paragrafo 2.5

Figura 2.14 -Varianti geometriche

Figura 2.15

lisi di funzionalità delle intersezioni a rotato ano ad essere impiegati per il calcolo della c elle diverse caratteristiche geometriche e delle re nei due schemi di intersezione. Per maggio

5.6 "Modello Brilon-Wu".

iche per le turbo rotatorie [12]

2.15 -Geometrie di partenza per turbo rotatorie

36

atoria (Setra, Brilon, capacità della turbo lle modalità secondo iori approfondimenti

(42)

37

2.4 Confronto tra rotatorie a spirale e turbo rotatorie

Uno studio, condotto da Homola e Chan e pubblicato dal Transportation Research Board, ha messo a confronto le rotatorie a spirale e le turbo rotatorie, per metterne in evidenza quelle che sono le somiglianze e le differenze [13].

Le rotatorie a spirale e le turbo rotatorie condividono caratteristiche simili: - entrambe possono avere la stessa configurazione di corsie agli approcci; - usano la marcatura a spirale per guidare i conducenti;

- sono in grado di smaltire grandi volumi di traffico;

- consentono ai progettisti di proporre soluzioni su misura per le condizioni locali. Tra queste tipologie di rotatorie ci sono anche evidenti differenze:

- le rotatorie a spirale sono di solito costruite utilizzando cerchi concentrici al centro dell'isola, mentre le turbo rotatorie sono costruite con due serie di semicerchi concentrici sfalsati tra loro di una distanza pari alla larghezza della corsia;

- le rotatorie a spirale sono spesso una riqualificazione di Multilane Roundabout effettuata applicando la segnaletica a spirale; le turbo rotatorie richiedono una completa ricostruzione;

- si ha una maggiore separazione delle corsie nelle turbo rotatorie grazie all'utilizzo di divisori rialzati; risulta una soluzione efficace per eliminare del tutto la possibilità che i veicoli cambino corsia. Nelle rotatorie a spirale, i veicoli possono cambiare corsia all'interno dell'anello essendo la segnaletica solo disegnata e non una vera e propria separazione fisica.

- a causa nella diversa segnaletica usata, nelle rotatorie a spirale i veicoli possono ignorare le linee di corsia ed ottenere velocità più elevate;

- nelle turbo rotatorie, le corsie di entrata arrivano perpendicolarmente all'anello (allineamento radiale) il che porta gli utenti a moderare notevolmente la velocità; nelle rotatorie a spirale, non esiste nessuna restrizione sulla deflessione delle entrate ( può essere radiale, spostato a destra o a sinistra);

(43)

38

- dal punto di vista del design, può sembrare che le turbo-rotatorie abbiano una geometria inusuale e caratteristiche uniche che richiedono maggiori conoscenze di progettazione rispetto alle rotatorie a spirale.

Nella pagina seguente è inserito uno schema (Figura 2.16) dove per ogni tipologia di rotatoria a spirale adottata nelle pubblicazione della FHWA viene proposta una configurazione alternativa di turbo rotatoria. Queste coppie di rotatorie hanno lo stesso numero di corsie e configurazioni simili, rendendole entrambe adatte alle solite condizioni di traffico.

(44)

Figura 2.16 - Layouts di rot turbo rotatoria (sulla destr

i rotatorie a spirale (sulla sinistra) e i loro equivalenti nell estra)

39

(45)

40

2.5 Valutazione della Capacità ed indici prestazionali

2.5.1 Indicatori prestazionali e stima della capacità di una rotatoria

Gli indicatori di valutazione per le prestazioni di una rotatoria che devono essere presi in considerazione sono gli stessi usati per le altre intersezioni, per perseguire un confronto omogeneo:

A. Capacità dell'entrata/corsia: Ce,i ≥Qei ( ci sono varie norme per calcolare la capacità, ma bisogna scegliere quella più appropriata al caso);

B. Tempo medio di attesa su entrata/corsia: E(t);

C._{Percentile coda di entrata/corsia: L}n% che deve essere minore della lunghezza di

progetto della corsia.

Il calcolo della capacità di una rotatoria dipende da più fattori tra cui le caratteristiche geometriche, quelle di traffico e la gestione dei diritti di precedenza.

Se la rotatoria è progettata con la precedenza all’interno dell’anello, la capacità semplice di ogni singola entrata si definisce come il più piccolo valore del flusso sul ramo di ingresso che determina la presenza permanente di veicoli in attesa di immettersi.

La capacità complessiva o totale è la somma dei valori dei flussi entranti da ogni ramo che determinano il raggiungimento contemporaneo della capacità su tutti i rami.

Per il corretto dimensionamento di una rotatoria è necessario conoscere i flussi gravanti sull'intersezione medesima. Il funzionamento della rotatoria non dipende solo dal numero di veicoli che vi accedono, ma anche dalle manovre che eseguono e dalla direzione in cui escono. Per questo motivo per determinare le capacità è necessario conoscere la Matrice di Origine/Destinazione (O/D), dove l’elemento (i,j) costituisce il numero di veicoli che entrano nell’anello dal ramo “i” ed escono dal ramo “j”. Da questa si ricava la matrice di distribuzione percentuale P, che fornisce la percentuale dei flussi entranti dal ramo “i” ed uscenti dal ramo “j”.

Deve essere quindi organizzato un sistema di monitoraggio del traffico. Il periodo e la durata dipendono dallo scopo dell'indagine. Nel caso di progettazione o di adeguamento di una intersezione stradale, la variabile traffico è espressa attraverso il "volume orario", cioè

(46)

41

in funzione del numero dei veicoli transitati in una ora. I veicoli vengono distinti in mezzi pesanti, autovetture e mezzi a due ruote. Per omogeneizzare tali dati disgregati, si procede alla loro trasformazione in "flussi di autovetture equivalenti" secondo i coefficienti forniti in Tabella 2.1.

Il monitoraggio del traffico viene effettuato nei giorni intermedi della settimana per essere in condizioni medie. E' importante stabilire le possibili ore di punta, per poter individuare le condizioni più gravose della circolazione ordinaria. Sono usualmente considerati tre periodi temporali:

⋅ Periodo di punta (fascia orario dalle 7:00 alle 9:00);

⋅ Periodo di morbida (include periodi a metà del giorno o in tarda serata: 10:00-11:00, 14:00-15:00 o dopo le 19:00);

⋅ Periodo di punta serale (16:00-19:00)

La valutazione della capacità può essere effettuata con diversi metodi di calcolo suggeriti dalle Normative e talvolta inglobati in specifici programmi di calcolo automatico (ad esempio SIDRA).

I metodi di calcolo della capacità di un braccio di una rotatoria si possono dividere in: - Metodi empirici, basati sulla regressione dei moltissimi dati raccolti che porta

valutazioni prossime a quelle reali, determinando l'influenza statistica e non logica della geometria sull'utente (Es: Brilon, Kimber, FHWA, Setra e Certu);

- Metodi analitici, basati sulla teoria dell'accettazione dei varchi in funzione della geometria (Gap Acceptance), fondata su ipotesi di comportamento dei conducenti in modo da richiedere meno dati e considerando gli utenti uguali fra loro (Es: Highway Capacity Manual, Brilon-Wu);

Tali procedure, pur essendo riconducibili tutti ad uno schema fondamentale, differiscono tra loro sia per le diverse tipologie di rotatorie su cui sono stati misurati i dati sperimentali, sia per la diversità dei comportamenti degli automobilisti, che hanno un ruolo fondamentale nel modo di funzionamento di una rotatoria.

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Tabella 2.1- Coefficienti di conversione in autovetture equivalenti

TIPO DI VEICOLO COEFFICIENTE DI _EQUIVALENZA

Ciclo e motociclo 0,5

Veicolo leggero (autovettura) 1,0

Veicolo pesante (motrice priva di rimorchio, autocarro) 1,5

Veicolo pesante con rimorchio (autotreno, autoarticolato) o autobus 2

Nei paragrafi che seguono spiegheremo nel dettaglio i metodi che saranno usati nella prima fase dell'analisi metodologica svolta per il caso in esame della rotatoria "Ultra Large" di Livorno.

2.5.2 Modello HCM 2010

Una metodologia per l'analisi delle intersezioni a rotatoria che deriva da un approccio analitico di gap acceptance è stata proposta nell'edizione del 2010 dell'Highway Capacity Manual [4].

La rotatoria impone ai conducenti una circolazione con sole svolte a destra dalle entrate nell'anello, quindi le caratteristiche di accettazione dell'intervallo temporale da parte dei conducenti sono analoghe a quelle che si riscontrano nelle manovre di svolta a destra nelle intersezioni a priorità non semaforizzate. Questo intervallo dipende dalla distribuzione degli spazi interveicolari nella corrente principale.

Si usano due parametri per definire i gap acceptance:

- tc è il gap critico, rappresenta il minimo headway necessario perché un veicolo sull'

approccio riesca ad immettersi nella corrente principale;

- tf è il tempo di follow-up, cioè il tempo necessario affinché un secondo veicolo

riesca ad immettersi nella corrente principale durante il medesimo headway utilizzato dal primo.

Il minimo tempo necessario per due veicoli accodati per fare una manovra è dato da (tc+

tf); mentre per N veicoli è dato da (tc+N·tf).

Nelle versioni più semplici della teoria del gap acceptance, la distribuzione degli arrivi dei veicoli circolanti nell'anello, in corrispondenza del ramo d'entrata, avviene secondo