- 7. LIVELLO DI SERVIZIO

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118

- 7. LIVELLO DI SERVIZIO

- 7.1. INTRODUZIONE

Le condizioni di circolazione dipendono da numerosi fattori, come il tipo di strada e le sue caratteristiche geometriche, il numero e tipologia di intersezioni, i parametri delle circolazione (portata, velocità e densità veicolare), la composizione del traffico (autovetture, autocarri, veicoli a due ruote, pedoni,ecc.), il tipo di utenti (abituali e non), le condizioni meteorologiche, le condizioni di illuminazione ed altri ancora.

Nel seguente paragrafo si riportano alcune definizioni ed il metodo di calcolo di verifica del livello di servizio della nuova S.P. 109 secondo quanto indicato dall’ Highway Capacity Manual 2000; tale metodo, elaborato negli USA, individua la qualità della circolazione attraverso il concetto di Livello di Servizio, cioè “una misura qualitativa delle condizioni di circolazione e della loro percezione da parte degli utenti”.

Successivamente, viene effettuata anche la verifica del livello di servizio delle rotatorie seguendo il metodo francese SETRA, adatto a rotatorie di grande diametro (prettamente extra urbane). La verifica è condotta per le rotatorie di cui si dispongono i dati.

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- 7.2. LIVELLO DI SERVIZIO S.P. 109

I livelli di servizio vengono designati con le lettere da A ad F, ciascuno indicativo di determinate condizioni di circolazione che di seguito sinteticamente descritte:

- Livello di servizio A: rappresenta le condizioni di flusso libero con totale assenza di condizionamento tra i veicoli.

- Livello di servizio B: rappresenta le condizioni di deflusso con qualche limitazione alla libertà di manovra, ma comunque in condizioni di adeguato comfort fisico e psicologico.

- Livello di servizio C: si hanno ora maggiori condizionamenti; per mantenere le velocità desiderata occorrono cambi di corsia o sorpassi piuttosto frequenti che richiedono notevole attenzione da parte degli utenti.

- Livello di servizio D: in queste condizioni il flusso è ancora stabile, ma la libertà di manovra è notevolmente ridotta ed il livello di comfort degli utenti è scarso.

- Livello di servizio E: i condizionamenti sono pressoché totali ed livelli di comfort sono scadenti; il limite inferiore di

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120 come massima portata oraria veicolare di una sezione in un dato intervallo di tempo; le condizioni di deflusso sono al limite della instabilità.

- Livello di servizio F: questo livello rappresenta le condizioni di flusso forzato con frequenti ed imprevedibili arresti della corrente veicolare, ossia con marcia a singhiozzo (stop and go).

Risulta utile definire anche:

- Portata oraria o tasso di flusso: rapporto tra il volume orario dell’ora di punta ed il fattore dell’ora di punta.

( Q = VHP / phf )

- Velocità media del viaggio: rapporto tra la lunghezza di un determinato tratto di strada e la media aritmetica dei tempi che i veicoli della corrente considerata impiegano per percorrerlo, comprensivi di tutti i ritardi per eventuali arresti. ( Vs )

- Velocità a flusso libero: tale valore è la velocità media delle sole autovetture in condizioni di flusso da basso a moderato. ( VFL )

Si richiamano, infine, le prescrizioni della normativa italiana circa i Livelli di Servizio minimi richiesti per ciascun tipo di strada e riepilogati nella tabella seguente:

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TABELLA 1VALORI LIVELLO DI SERVIZIO IN FUNZIONE DEL TIPO DI STRADA

Tipo di strada Livello di servizio minimo Extraurbane B Autostrade Urbane C Extraurbane principali B Extraurbane secondarie C Urbane di scorrimento E Urbane di quartiere E Extraurbane C Locali Urbane E

Il livello di servizio viene calcolato con procedimenti diversi che variano dal tipo di strada; in questa sede si farà riferimento al caso di strada a due corsie di classe I. Su questo tipo di strada, per superare i veicoli più lenti, è necessario invadere la corsia di marcia della corrente opposta, quindi parte del tempo di viaggio è costituito da quello trascorso in attesa di poter eseguire la manovra di sorpasso in condizioni di sicurezza; da ciò deriva una diminuzione della velocità media di viaggio.

I parametri caratterizzanti il Livello di Servizio per strade a due corsie di classe I sono la percentuale del tempo speso in coda (PTC) e la velocità media del viaggio (Vs), il tutto a partire dalle

condizioni standard (ossia assenza di fattori restrittivi inerenti la geometria, il traffico e l’ambiente).

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122 La condizione standard è la seguente:

- larghezza delle corsie di marcia non minore di 3.60 metri. - larghezza delle banchine non minore di 1.80 metri.

- Sorpasso consentito lungo tutto lo sviluppo del tracciato. - Correnti di traffico costituite da sole autovetture.

- Nessun impedimento al traffico in transito (presenza di punti di accesso).

- Flusso egualmente ripartito nelle due direzioni.

La capacità delle strade a due corsie è stimata pari a 1700 autovetture/h per ciascuna direzione, mentre su tratti estesi il totale per le due direzioni è di 3200 autovetture/h.

I valori del livello di servizio per la strada a due corsie di classe I sono riportati nel seguente piano cartesiano con l’indicazione dei parametri da cui dipende

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Si procede adesso al calcolo vero e proprio del livello di servizio, l’analisi verrà condotta utilizzando il metodo dei tratti a due corsie quando le condizioni lo consentono, altrimenti l’analisi per direzione.

I tratti in esame sono:

- tronco 1: lunghezza 2.4 Km e pendenza media .4 % - tronco 2: lunghezza 4.44 Km e pendenza media .7 % - tronco 3: lunghezza 3.88 Km e pendenza media 1.5 % - tronco 4: lunghezza 3.2 Km e pendenza dello .5 %

Sull’intero tracciato il sorpasso è impedito per il 46 % e la velocità media pesata è pari a 96 km/h come dedotto dal diagramma delle velocità del profilo longitudinale.

IL volume orario di progetto (VHP) per entrambe le direzioni è pari a 340 veic/h (Fonte PTCP, Dati disponibili Anno 2002).

Il flusso è ripartito nei due sensi di marcia in modo pressoché uguale (53% / 47%) quindi si considera il flusso distribuito equamente. La domanda di traffico risulta costante su tutto il tratto stradale.

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124

- 7.2.1. Tronco 1

Essendo un tronco con pendenza inferiore al 3% può essere computato senza l’analisi direzionale. I punti di accesso in tale tratto sono di 6 ogni chilometro.

Velocità a flusso libero:

In assenza di misure dirette si può stimare con la relazione (HCM 2000):

VFL:= BVFLBVFL−f_cb −f_a dove:

VFL : velocità effettiva a flusso libero

BVFL : velocità a flusso libero in condizioni di base, che può essere assunta pari alla media pesata ottenuta dal diagramma delle velocità, assumendo come pesi le lunghezze dei singoli elementi. fcb : riduzione della velocità per insufficiente larghezza delle corsie

e/o delle banchine.

fa : riduzione di velocità per la frequenza dei punti di accesso.

TABELLA 2VALORI FCB

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TABELLA 3RIDUZIONE VELOCITÀ IN FUNZIONE DEL NUMERO ACCESSI

fa = 4 Km/h

BVFL =92 Km/h VFL = 85.2 Km/h

Calcolo dei tassi di flusso per la velocità media di viaggio:

Q VHP

phf f⋅ f_g⋅ _hv

:= VHP

Q : tasso di flusso o portata espresso in autovetture equivalenti per ora.

VHP : volume orario di progetto. ( = 340 veic/h ) phf : fattore dell’ora di punta. ( = 0.89 )

fg : coefficiente che tiene conto dell’andamento altimetrico. fhv : coefficiente che tiene conto della presenza dei veicoli lenti.

f_hv 1

1 + P_t⋅

(

E_t− 1

)

:=

Pt : percentuale dei mezzi pesanti presenti sul tracciato (7.7%)

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126 Dalle tabelle di seguito si nota che i valori dei coefficienti per il calcolo del tasso di flusso sono funzione dello stesso, si procede quindi in maniera iterativa, ipotizzando un valore del tasso di flusso e verificando che il valore di fine iterazione corrisponda all’intervallo stabilito per la scelta dei coefficienti correttivi.

TABELLA 4VALORI COEFFICIENTI FG IN FUNZIONE DELL'ANDAMENTO ALTIMETRICO

(10)

Dalle precedenti tabelle si ricava: fg = 1 (terreno pianeggiante)

Et = 1.7

fhv = 0.94

Q = 405 veic.eq./h

Velocità media di viaggio:

V_s := VFL− 0.0125 Q⋅ − f_np

fnp : termine riduttivo che tiene conto della portata Q e della

percentuale di tracciato con sorpasso impedito. (tabella 5)

(11)

128 Interpolando i dati della tabella si ottiene i seguenti valori:

fnp = 4.7 Km/h

Vs = 75.5 Km/h

Percentuale del tempo speso in coda:

PTC := BPTC + ff_{d np}_,

dove : BPTC := 100 1⋅

(

− e−0.000879⋅QQ

)

BPTC : percentuale base spesa in coda

fd,np : fattore correttivo che tiene conto contemporaneamente della

distribuzione della portata totale nei due sensi di marcia, della percentuale di tracciato con sorpasso impedito in funzione del tasso di flusso totale.

BPTC= 30%

Interpolando i dati della tabella 6 si ottengono i seguenti valori

fd,np = 20.1 %

(12)

(13)

130 Dal grafico si ricava un livello di servizio pari a “C” tendente verso il “B”.

FIGURA 2VALORI LIVELLO DI SERVIZIO

- 7.2.2. Tronco 2

Essendo un tronco con pendenza sempre inferiore del 3 % si procede come nel tronco precedente, in tale caso il numero di accessi per chilometro risulta essere di 2 . Ripercorrendo lo stesso procedimento del caso precedente si ricava:

(14)

In assenza di misure dirette si può stimare con la relazione: VFL:= BVFL− f_cb − f_a

fcb: 2.8 Km/h.

fa : .1.4 Km/h

BVFL = 100 Km/h

VFL = 95.8 Km/h

Q VHP

phf f⋅ f_g⋅ _hv :=

I coefficienti della formula precedente sono analoghi al tronco 1 e si riassumono di seguito:

Et = 1.7

fhv =.94

Q= 405 veic.eq./h

V_s := VFL− 0.0125 Q⋅ − f_np dalla tabella 5 si ricava il valore di fnp 4.7 Km/h.

(15)

132

(

dove : BPTC := 100 1⋅

(

− e−0.000879⋅Q

)

Interpolando i dati in modo analogo al tronco precedente si ottengono i seguenti valori dei coefficienti:

BPTC = 30% Dalla tabella 6 fd,np= 20.1 %

PTC = 50.1 %

Dal grafico ottengo un livello di servizio pari a “C”.

- 7.2.3. Tronco 3

Essendo un tronco con pendenze sempre inferiori del 3 % si procede come nel tronco precedente, in tale caso il numero di accessi per chilometro risulta essere di 5 . Ripercorrendo lo stesso procedimento del caso precedente si ricava:

(16)

fcb: 2.8 Km/h.

fa : 3.6 Km/h

BVFL = 100 Km/h

VFL = 93.6 Km/h

Q VHP

I coefficienti della formula precedente, in tale caso sono diversi essendo il terreno ondulato, dalle tabelle si ricavano:

fg = .71

Et = 2.5

fhv = .89

Q= 600 veic.eq./h

(17)

134 Vs = 82 Km/h

(

dove : BPTC := 100 1⋅

(

− e−0.000879⋅Q

)

PTC = 58.2 %

Dal grafico si ricava un livello di servizio pari a “C”.

- 7.2.4. Tronco 4

Essendo un tronco con pendenza sempre inferiore del 3 % si procede all’analisi bidirezionale, in tale caso il numero di accessi per chilometro risulta essere di 2 . Ripercorrendo lo stesso

(18)

fcb: 2.8 Km/h.

fa : .1.4 Km/h

BVFL = 100 Km/h

VFL = 95.8 Km/h

Q VHP

I coefficienti della formula precedente sono analoghi al tronco 1 e si riassumono di seguito:

Et = 1.7

fhv =.94

Q= 405 veic.eq./h

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136 Vs = 83.8 Km/h

(

dove : BPTC := 100 1⋅

(

− e−0.000879⋅Q

)

PTC = 50.1 %

Dal grafico ottengo un livello di servizio pari a “C”.

- 7.2.5. Livello di servizio dell’intera S.P. 109

Il livello di servizio dell’intera strada, essendo quello di tutti i tronchi analizzati “C”, risulta a sua volta anch’esso “C”. La verifica del livello di servizio risulta soddisfatta.

(20)

-7.3. LIVELLO DI SERVIZIO ROTATORIE

Il livello di servizio delle rotatorie viene calcolato tramite la normativa Francese SETRA, frutto di osservazioni sperimentali fatte su rotatorie di grande diametro all’inizio degli anni ’80, e successivamente, tali dati, trattatati con analisi multicriteria.

Tale metodo fornisce direttamente il valore della capacità della rotatoria e, tramite 2 abachi la misura di due indicatori prestazionali: Il tempo medio d’attesa E[t], e la lunghezza massima della coda che non viene superata nel 99% dei casi.

Il livello prestazionale viene classificato in funzione della tabella del HCM 2000 relativa ad un’intersezione non semaforizzata.

La capacità all’entrata di un braccio, secondo il metodo Francese risulta funzione di vari parametri:

Qe := f SEP ENT

(

, ,ANN ,_Qu,_Qc

)

dove:

SEP = Larghezza isola spartitraffico

ENT = Larghezza entrata misurata dopo primo veicolo ANN = Larghezza anello

Qu = Flusso uscente nel tratto considerato

Qc = Flusso circolante nell’anello nel tratto considerato

Il significato di tali termini è specificato nella figura 3 di pagina seguente.

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138 Qx:= QQuu⋅

⎛⎜

_⎝

15 −₁₅SEP

⎞⎟

_⎠

Qx = Traffico uscente equivalente

Successivamente viene calcolato:

Qg := Q

⎛⎜

_⎝

Qc_c + ₃2⋅Qx

⎞⎟

_⎠

⋅[1 − .085⋅(ANN − 8)] Qg = Traffico complessivo di disturbo

ed infine si procede alla capacità in entrata:

Qe :=

(

1330 − _{.7 Qg}⋅_Qg

)

⋅[1 + .1⋅(ENT − 3.5)]

Qe = Flusso massimo entrante

FIGURA 3ELEMENTI ROTATORIA CALCOLO CAPACITÀ

Si procede ora al calcolo delle rotatorie che compongono lo studio in esame. Verranno esaminate quelle di cui si dispone di dati.

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Sia la capacità che i flussi sono espressi in autovetture equivalenti per ora (uvp/h); quindi nell’omogeneizzazione del traffico i veicoli diversi dalle autovetture vengono convertiti in unità equivalenti di autovetture (uvp), adottando degli opportuni coefficienti di

equivalenza proposti dalle Norme svizzere, e di seguito riportati

1 ciclo o motociclo nell’anello .8 uvp 1 coclo o motociclo in entrata .2 uvp 1 veicolo pesante 2 uvp

1 Autobus 2 uvp

- 7.3.1. Rotatoria uscita A14-S.P. 272

I dati dei flussi di traffico nelle varie direzioni sono riportati nella tabella e riferiti all’immagine seguente, i dati sono forniti dal PTCP e sono riferiti all’anno 2002, ultimo anno disponibile per tali dati I dati sono: Ingressi 1 2 3 4 SEP 8 m 8 m 6.3 m 6.8 m ENT 8 m 8 m 8 m 8 m ANN 9.5 m 9.5 m 9.5 m 9.5 m Qu uvp/h 79 130 214 242 Qe uvp/h 98 160 195 242

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140

FIGURA 4ROTATORIA A14-CIRCONVALLAZIONE SAN SEVERO

Dai dati dei flussi nei vari bracci della rotatoria si ricava la matrice di O/D di distribuzione dei flussi in rotatoria, in quanto interessa la conoscenza dei flussi circolanti nell’anello. Per tale operazione si adotta l’ipotesi di ripartizione in proporzione ai valori di flusso entrante dai diversi rami: il flusso che da un’entrata i è diretto ad una uscita j è dato dal prodotto del flusso totale che esce da j per il rapporto tra il flusso che entra da i e la somma dei flussi che entrano da tutti i rami, j escluso. Con tale ipotesi si esclude che i veicoli non ritornino mai indietro sul ramo da cui entrano.

Q12 Q2out Q1in

Q2in + Q3in + Q4in

⎛

⎜

⎝

⎞

⎟

⎠

⋅ :=

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Cosi procedendo per tutti i rami si ottiene la matrice O/D che però risulta corretta solo nei flussi uscenti (colonna) mentre per i flussi entranti differiscono da quelli effettivi dati dai flussi di partenza (riga). 1 2 3 4 IN Eff. ∆ 1 0 24 42 59 125 98 27 2 21 0 68 96 186 160 26 3 26 47 0 117 190 195 -5 4 32 59 104 0 194 242 -48 OUT 79 130 214 272 437 Eff. 79 130 214 272 ∆ 0 0 0 0

Si procede alla correzione della matrice mediante procedimento iterativo di ripartizione degli scostamenti tra i valori reali e i totali di riga e, alternativamente, di colonna in ragione del peso percentuale del singolo elemento della matrice sul totale di riga, ovvero di colonna, stesso. Occorre che, ad ogni iterazione, lo scostamento di maggiore entità sia inferiore agli usuali limiti d’approssimazione.

Tale procedimento non viene riportato di seguito, in quanto esula dagli scopi del seguente lavoro. Si riporta di seguito la matrice finale O/D del procedimento iterativo che soddisfa i test d’arresto e da cui si possono ricavare per ogni tratto i flussi di traffico

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142 1 2 3 4 1 0 17 30 51 2 16 0 53 91 3 23 42 0 130 4 40 72 131 0

I flussi d’attraversamento dei vari rami risultano quindi:

Si procede alla verifica della capacità all’entrata dei vari rami:

Applicando le formulazioni in precedenza esposte si ricavano le capacità dei singoli bracci della rotatoria:

Qe1= 1050 uvp/h Qe2= 1090 uvp/h Qe3= 1100 uvp/h Qe4= 1105 uvp/h

Tutte le capacità dei singoli bracci sono nettamente maggiori dei flussi cui competono.

Si procede ora al calcolo del tempo medio d’attesa all’intersezione mediante gli abachi forniti dalla stessa SETRA

Viene ipotizzata una distribuzione dei flussi nelle 2 corsie di 65/35 e si procede alla verifica della corsia maggiormente sollecitata.

1 2 3 4

(26)

(27)

144 Dalle figure precedenti si ricavano i valori rispettivamente:

Braccio [Et] s L veiceq LOS

1 1 1 A 2 2 1 A 3 2 1 A 4 5 3 A

Per definire il livello di servizio della rotatoria si può fare riferimento alle indicazioni fornite dall’HCM 2000 relative alle intersezioni non semaforizzate. La classificazione presente nell’HCM 2000 è fatta in base al tempo medio di attesa ed è riportata in figura seguente

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- 7.3.2. Rotatoria uscita Circonvallazione-S.S.16

Si è deciso di utilizzare per tale intersezione una rotatoria di forma ellittica per facilitare lo scorrimento della viabilità nella direzione S.S. 16 -A14. I due raggi della rotatoria, quello maggiore e quello minore, rispettivamente di 59.5mt 41.5, verificano la condizione dei rapporti tra i raggi.

.75 Rminore Rmaggiore

≤ ≤ 1

Per tale rotatoria i dati di traffico sono i riportati nella tabella sotto, e riferiti alla figura 4 di pagina seguente:

1 2 3 4 SEP 9.9 m 12.9 m 9.1 m 14 m ENT 8 m 8 m 8 m 8 m ANN 9.5 m 9.5 m 9.5 m 9.5 m Quveic/eq 600 301 103 160 Qe veic/eq 617 290 127 130

Anche per tale rotatoria si procede al calcolo della matrice O/D da utilizzare per la determinazione dei flussi d’attraversamento nei vari

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146

FIGURA 8ROTATORIA ELLITTICA SS16CIRCONVALLAZIONE

tratti dell’anello in corrispondenza delle immissioni. Si procede in maniera analoga al precedente caso. La matrice finale risulta:

1 2 3 4

1 0 332 112 173

2 283 0 3 4

3 122 3 0 2

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Da cui si ricavano i valori dei flussi d’attraversamento delle immissioni che sono:

I valori delle capacità dei singoli bracci d’ingresso sono:

Qe1 = 1513 uvp/h Qe2 = 1469 uvp/h Qe3 = 1348 uvp/h Qe4 = 1335 uvp/h

Anche in tale caso le capacità dei vari bracci d’entrata risultano maggiori delle portate cui sono soggette.

Si procede come in precedenza al calcolo degli indicatori prestazionali della capacità della rotatoria, verificando il ramo più sollecitato. Viene anche in questo caso ipotizzata una distribuzione dei flussi sulle corsie in ingresso di 65/35.

Braccio [Et] s L veiceq LOS

1 2 2 A 2 3 3 A 3 3 3 A 4 3 3 A 1 2 3 4 Qc 9 249 461 446