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Elementi di qualità nel trasporto pubblico locale Documento descrittivo

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Centro Interuniversitario <strong>di</strong> Ricerca Trasporti<br />

Università degli Stu<strong>di</strong> <strong>di</strong> Genova<br />

Riccardo Genova


Sommario<br />

TPL in Italia e sostenibilità ambientale<br />

Considerazioni energetiche<br />

Autobus elettrici<br />

Ricarica rapida induttiva<br />

Supercaps<br />

Fuel cells<br />

Autobus ibri<strong>di</strong><br />

Veicoli ibri<strong>di</strong> con microturbina<br />

Grado <strong>di</strong> ibri<strong>di</strong>zzazione<br />

Bilancio energetico<br />

Vetture filoviarie ed a “grande capacità”<br />

Sistemi a guida ottica e magnetica<br />

Sistemi tranviari<br />

Sistemi “wire free”<br />

Sistemi interoperabili


Il “sistema” <strong>di</strong><br />

<strong>trasporto</strong> <strong>pubblico</strong><br />

deve garantire e<br />

consentire all’utente<br />

<strong>di</strong> percepire gli stessi<br />

standard <strong>di</strong><br />

efficienza e<br />

como<strong>di</strong>tà del mezzo<br />

privato


Decreto Legislativo 19 novembre 1997, n. 422<br />

"Conferimento alle regioni ed agli enti locali <strong>di</strong> funzioni e compiti in materia <strong>di</strong><br />

<strong>trasporto</strong> <strong>pubblico</strong> <strong>locale</strong>, a norma dell'articolo 4, comma 4, della legge 15 marzo<br />

1997, n. 59"<br />

In<strong>di</strong>vidua le funzioni e i compiti che sono conferiti alle regioni ed agli enti locali in<br />

materia <strong>di</strong> servizi pubblici <strong>di</strong> <strong>trasporto</strong> <strong>di</strong> interesse regionale e <strong>locale</strong> con qualsiasi<br />

modalità effettuati ed in qualsiasi forma affidati e fissa, altresì, i criteri <strong>di</strong><br />

organizzazione dei servizi <strong>di</strong> Trasporto Pubblico Locale.<br />

Nell'esercizio dei compiti <strong>di</strong> programmazione, le Regioni:<br />

a) definiscono gli in<strong>di</strong>rizzi per la pianificazione dei trasporti locali ed in<br />

particolare per i piani <strong>di</strong> bacino;<br />

b) re<strong>di</strong>gono i piani regionali dei trasporti e loro aggiornamenti tenendo conto<br />

della programmazione degli enti locali ed in particolare dei piani <strong>di</strong> bacino<br />

pre<strong>di</strong>sposti dalle province e, ove esistenti, dalle città metropolitane, in<br />

connessione con le previsioni <strong>di</strong> assetto territoriale e <strong>di</strong> sviluppo economico e<br />

con il fine <strong>di</strong> assicurare una rete <strong>di</strong> <strong>trasporto</strong> che privilegi le integrazioni tra le<br />

varie modalità favorendo in particolar modo quelle a minore impatto sotto il<br />

profilo ambientale.


Per la regolamentazione dei servizi <strong>di</strong> <strong>trasporto</strong> <strong>pubblico</strong> <strong>locale</strong>, con riferimento ai servizi<br />

minimi, <strong>di</strong> cui all'articolo 16, le regioni, sentite le organizzazioni sindacali confederali e le<br />

associazioni dei consumatori, approvano programmi triennali dei servizi <strong>di</strong> <strong>trasporto</strong><br />

<strong>pubblico</strong> <strong>locale</strong>, che in<strong>di</strong>viduano:<br />

a) la rete e l'organizzazione dei servizi;<br />

b) l'integrazione modale e tariffaria;<br />

c) le risorse da destinare all'esercizio e agli investimenti;<br />

d) le modalità <strong>di</strong> determinazione delle tariffe;<br />

e) le modalità <strong>di</strong> attuazione e revisione dei contratti <strong>di</strong> servizio <strong>pubblico</strong>;<br />

f) il sistema <strong>di</strong> monitoraggio dei servizi;<br />

g) i criteri per la riduzione della congestione e dell'inquinamento ambientale.<br />

L'esercizio dei servizi <strong>di</strong> <strong>trasporto</strong> <strong>pubblico</strong> regionale e <strong>locale</strong>, con qualsiasi modalità<br />

effettuati e in qualsiasi forma affidati, e' regolato, a norma dell'articolo 19, me<strong>di</strong>ante<br />

contratti <strong>di</strong> servizio <strong>di</strong> durata non superiore a nove anni. L'esercizio deve rispondere a<br />

principi <strong>di</strong> economicità ed efficienza, da conseguirsi anche attraverso l'integrazione modale<br />

dei servizi pubblici <strong>di</strong> <strong>trasporto</strong>. I servizi in economia sono <strong>di</strong>sciplinati con regolamento dei<br />

competenti enti locali.<br />

Ogni Regione provvede, in relazione ai servizi minimi definiti ai sensi dell'articolo 16, ai<br />

piani regionali <strong>di</strong> <strong>trasporto</strong> e al tasso programmato <strong>di</strong> inflazione, costituisce annualmente<br />

un fondo destinato ai trasporti, alimentato sia dalle risorse proprie sia da quelle trasferite<br />

dallo Stato.


La nuova sfida del TPL (Trasporto Pubblico Locale)<br />

Aumento esponenziale della mobilità <strong>nel</strong>le aree vaste<br />

Riorganizzazione urbanistica delle gran<strong>di</strong> e me<strong>di</strong>e città<br />

Ruolo determinante assunto dall’integrazione modale


La LR 30/98 dell’Emilia Romagna<br />

crea - sola in Italia - le Agenzie<br />

locali per la Mobilità a cui delegare<br />

la funzione <strong>di</strong>:<br />

pianificazione;<br />

progettazione e controllo del TPL.<br />

Lo scambio modale deve essere<br />

semplice ed imme<strong>di</strong>ato. Sono<br />

necessari:<br />

orari integrati;<br />

sistema unico tariffario.


Lo scambio modale semplice ed imme<strong>di</strong>ato e l’integrazione tariffaria sono alla base del<br />

successo dei modelli <strong>di</strong> <strong>trasporto</strong> <strong>pubblico</strong> dove la tecnologia assume un ruolo primario<br />

(AVM/AVL, Card multiservizio ...)


Impatto ambientale:<br />

atmosferico (emissioni gassose, polveri fini);<br />

acustico (entità e <strong>qualità</strong> del rumore);<br />

sul sistema urbano e sul paesaggio (congestione da traffico,<br />

impatto delle infrastrutture).


Nel “portafoglio” energetico relativo ai consumi <strong>di</strong> energia la<br />

voce trasporti è al primo posto con un valore che si attesta<br />

al 27% del totale


Nel panorama mon<strong>di</strong>ale l’Unione Europea (27 Paesi) è collocata ad<br />

un livello interme<strong>di</strong>o <strong>nel</strong>le emissioni <strong>di</strong> gas serra CO 2<br />

2007 2020<br />

Cina 6,1 10<br />

USA 5,8 3,9<br />

EU 27 4 3,9<br />

Russia 1,6 1,9<br />

In<strong>di</strong>a 1,3 2,2<br />

dati in Gton per anno


Il settore su gomma<br />

I dati <strong>di</strong> seguito riportati (fonti “Conto<br />

Nazionale Trasporti”, pubblicato dal<br />

Ministero dei Trasporti e ASSTRA)<br />

evidenziano la <strong>di</strong>mensione del settore<br />

del TPL su gomma, riferito ai servizi<br />

urbani, suburbani ed extraurbani<br />

46.000 veicoli <strong>di</strong> cui 19.000 per servizi urbani<br />

142.018.828.658 posti offerti per chilometro<br />

29.759.019.835 passeggeri trasportati per chilometro


Il settore su ferro<br />

Il materiale rotabile tranviario<br />

ammonta a circa 1000 unità,<br />

comprese quelli in fornitura per<br />

Firenze e considerando le<br />

vetture <strong>di</strong> Padova e Mestre a<br />

rotaia centrale; i convogli per le<br />

reti metropolitane (Catania,<br />

Genova, Milano, Napoli, Roma<br />

e Torino) sono 1010<br />

Vanno poi considerati i numerosi rotabili impiegati in ambito<br />

ferroviario e dunque il ruolo delle Ferrovie Regionali


Si osserva negli ultimi anni una spiccata tendenza a<br />

riavvicinare il TPL alle aree più pregiate della città ed ai<br />

centri storici aumentandone la fruibilità collocandolo<br />

<strong>di</strong>rettamente sulla superficie stradale:<br />

occasione <strong>di</strong> riqualificazione urbana;<br />

riduzione dei costi dell’infrastruttura.<br />

La creazione <strong>di</strong> sistemi ad elevata capacità <strong>di</strong> <strong>trasporto</strong><br />

richiede la o realizzazione <strong>di</strong> impianti de<strong>di</strong>cati, capaci <strong>di</strong><br />

aumentare la velocità commerciale e la frequenza e/o<br />

l’adozione <strong>di</strong> veicoli <strong>di</strong> maggior lunghezza.


Se riferiti ai 19.000 veicoli urbani, la percentuale, in Italia, <strong>di</strong><br />

mezzi a propulsione elettrica è ancora bassa<br />

2,5% elettrici a batteria<br />

1,5% a trazione ibrida<br />

3% filobus


… ma il dato è ancora più esiguo se correlato ai servizi svolti<br />

ed ai passeggeri trasportati.<br />

Ad eccezione dei sistemi filoviari eserciti con veicoli da 12 e 18<br />

metri, autobus elettrici presentano:<br />

me<strong>di</strong>o o basso numero <strong>di</strong> posti offerti<br />

profili <strong>di</strong> missione limitati <strong>nel</strong>lo spazio e <strong>nel</strong> tempo<br />

È quin<strong>di</strong> necessario intervenire su questi fattori: maggiore<br />

capacità <strong>di</strong> <strong>trasporto</strong> ed elevato raggio <strong>di</strong> azione<br />

La tecnologia ibrida appare oggi matura con vetture da 12, 18<br />

e 24 metri


Confronto <strong>di</strong> efficienza dei veicoli urbani (dai siti <strong>di</strong><br />

produzione energetica alla ruota):<br />

Veicolo tra<strong>di</strong>zionale MCI: η= 28 %<br />

Veicolo elettrico a batteria: η= 32%<br />

Filobus e tram: η= 38%<br />

Veicolo ibrido (serie o parallelo) con produzione <strong>di</strong> energia<br />

elettrica a bordo: η= 40,5%<br />

Veicolo a fuel cell: η= 43%


La Città Salisburgo (140.000 abitanti) ha sviluppato una rete <strong>di</strong><br />

<strong>trasporto</strong> a basso impatto ambientale<br />

9 linee filoviarie<br />

Ferrovia <strong>locale</strong> (SLB, Salzburger Lokalbahn)<br />

Sistema ferroviario S-Bahn<br />

Funicolare Festungbahn


Il <strong>trasporto</strong> urbano è connotato dalla presenza <strong>di</strong> un’estesa ed<br />

efficiente rete filoviaria<br />

83 filobus (snodati 18 metri)<br />

9 linee<br />

4,8 milioni <strong>di</strong> km<br />

9,5 milioni <strong>di</strong> kWh <strong>di</strong> cui 7,5 milioni <strong>di</strong><br />

kWh, pari al 79%, ricavati da fonte<br />

rinnovabile (idroelettrica)<br />

25% dell’energia rigenerata durante<br />

la frenatura<br />

60.000 ton<strong>nel</strong>late per anno in meno<br />

<strong>di</strong> C0 2<br />

Minori emissioni <strong>di</strong> polveri e acustiche


Il tema del risparmio energetico risulta <strong>di</strong> fondamentale importanza<br />

sia come “fonte in<strong>di</strong>retta <strong>di</strong> approvvigionamento ” che per<br />

l’abbattimento delle emissioni. Milano rappresenta in Italia una<br />

eccellenza <strong>nel</strong> settore<br />

72% <strong>di</strong> mezzi a propulsione elettrica;<br />

80 M€ anno (11% bilancio) spesi per<br />

carburante e energia;<br />

riduzione dei consumi del 7,5% <strong>nel</strong><br />

2010;<br />

1,3 MWh risparmiati attraverso<br />

l’utilizzo <strong>di</strong> supercapacitori su 35 nuovi<br />

filobus;<br />

11 MWh risparmiati attraverso un<br />

progetto <strong>di</strong> revamping vetture.


Ferrovia<br />

Meiringen-Innertkirchen (KWO)


Tra le fonti rinnovabili quella idroelettrica presenta una potenza installata<br />

a livello globale pari a 900 GW pari a circa il 20% del totale (4500 GW)<br />

Il totale dell’energia prodotta da fonte idroelettrica è pari a 3200 TWh (17% del<br />

totale).<br />

Rispetto alla potenza installata solo il 16% viene effettivamente utilizzato.<br />

L’energia elettrica è fruibile <strong>nel</strong>lo stesso tempo e (salvo<br />

lunghe e poco vantaggiose linee <strong>di</strong> trasmissione) <strong>nel</strong>lo<br />

stesso spazio ove viene prodotta. Alcuni Paesi in via <strong>di</strong><br />

sviluppo (Asia e Africa) presentano gran<strong>di</strong> capacità<br />

produttive e scarsa capacità <strong>di</strong> utilizzo. Tali Paesi sono<br />

can<strong>di</strong>dati a produzione <strong>di</strong> idrogeno su larga scala.<br />

Per elettrolisi occorrono 6,3 kWh per ottenere 0,112 kg <strong>di</strong><br />

H 2 da un litro <strong>di</strong> H 2O.<br />

Scenari al 2020 in<strong>di</strong>cano per il fotovoltaico potenze<br />

installabili <strong>di</strong> 50 GW in Europa e 25 GW in Africa.


Veicoli a cella a combustibile ancora <strong>di</strong>sponibili<br />

come pre-serie (1,2 – 1,7 M€) e con alcune<br />

questioni aperte:<br />

produzione dell’idrogeno (necessità <strong>di</strong> energia<br />

elettrica per elettrolisi);<br />

sistemi <strong>di</strong> stoccaggio e <strong>di</strong>stribuzione (stazione<br />

<strong>di</strong> rifornimento 2 M€); oggi si propone <strong>di</strong><br />

centralizzare produzione e rifornimento.<br />

In Italia sono attivi il Progetto Europeo CHIC<br />

(Milano) e HIGH V. LO-CITY (Regione<br />

Liguria). Quest’ultimo vedrà ad Imperia la<br />

costruzione <strong>di</strong> un sito pilota con un impianto<br />

<strong>di</strong> produzione <strong>di</strong> idrogeno con fonte<br />

rinnovabile. L’obiettivo è la valutazione della<br />

sostenibilità dell’intero processo ed il<br />

raggiungimento <strong>di</strong> consumi <strong>di</strong> 7-9 kg <strong>di</strong><br />

H 2/100 km (1kg <strong>di</strong> H2 = 14 l a 350 bar).<br />

Il layout è il medesimo della<br />

configurazione ibrido serie


Autobus a fuel cell da 13,10 metri presentato ad<br />

Imperia <strong>nel</strong>l’ambito del progetto HIGH V. LO-CITY


A partire dal metano si può ottenere idrogeno<br />

CH 4+H2O = CO + 3H 2 + 205,1 kJ<br />

CH 4 + ½O 2 = CO + 2H 2 - 37,7 kJ<br />

CO + H 2O = CO 2 + H 2 – 41,9 kJ<br />

Vantaggi:<br />

- stoccaggio a bordo veicolo <strong>di</strong> un idrocarburo (meno pericoloso<br />

dell’idrogeno);<br />

- non vi è necessità <strong>di</strong> riconvertire le stazioni <strong>di</strong> rifornimento.<br />

Svantaggi:<br />

- presenza anche del reforming a bordo;<br />

- emissioni <strong>di</strong> CO2 (molto minore dell’equivalente a C.I.).<br />

In alternativa esistono le DMFC - Direct Methanol Fuel Cell<br />

(fuel cell che usano <strong>di</strong>rettamente metanolo)<br />

Anodo: CH 3OH + H 2O -> CO 2 + 6H + + 6e<br />

Catodo: (3/2)O 2 + 6H + + 6e - -> 3H 2O


Numero <strong>di</strong> veicoli in linea:<br />

Veicoli =<br />

T c<br />

f<br />

dove T c è la somma del tempo percorrenza andata e ritorno più il tempo inversione<br />

f è la frequenza del servizio<br />

1,2 fattore correttivo standard per fermi tecnici e riserve<br />

La frequenza è il dato determinato dall’offerta <strong>di</strong> <strong>trasporto</strong>, ovvero dai passeggeri ora per<br />

<strong>di</strong>rezione trasportabili in base alla capacità <strong>di</strong> <strong>trasporto</strong> del singolo veicolo.<br />

1,2


Veicolo o sistema<br />

Capacità <strong>di</strong><br />

<strong>trasporto</strong><br />

[pass ora x <strong>di</strong>r]<br />

Capacità<br />

singolo<br />

veicolo<br />

[pass]<br />

Costo del<br />

veicolo<br />

[k€]<br />

Bus 12 m 1.500 100 300<br />

Bus 18 m 2.100 140 380<br />

Bus 24 m 2.700 180 600<br />

Bus 24 m ibrido 2.700 180 1.000<br />

Filobus 12 m 1.500 100 600<br />

Filobus 18 m 2.100 140 800<br />

Filobus 24 m 2.700 180 1.200<br />

Filobus con guida assistita 24 m 2.700 180 1.400<br />

Costo per<br />

l’infrastruttura<br />

[k€/km]<br />

0-100<br />

600-800<br />

Tram tra<strong>di</strong>zionale 2.100-4.500 140 - 300 3.000 15.000-25.000<br />

Tram con alimentazione dal<br />

suolo<br />

2.100-4.500<br />

140 - 300<br />

3.200 18.000-30.000<br />

LRT/Stadt-Bahn 4500 – 7.500 300 - 500 5.000 30.000<br />

Metropolitana 10.500-18.000 700 - 1200 9.000 80.000-120.000<br />

Frequenza pari a 4 minuti


Frequenza [min]<br />

120<br />

100<br />

80<br />

60<br />

40<br />

20<br />

0<br />

0 2000 4000 6000 8000 10000<br />

Passeggeri ora per <strong>di</strong>rezione [phpd]<br />

bus 12 m<br />

bus 18 m<br />

bus 24 m<br />

tram<br />

LRT<br />

Metropolitana


Veicolo o sistema<br />

Capacità <strong>di</strong> <strong>trasporto</strong><br />

[pass ora per <strong>di</strong>r]<br />

Capacità singolo veicolo<br />

[pass]<br />

Frequenza [min]<br />

Bus/Filobus 12 m<br />

AMBITO PROMISCUO<br />

1000 100 6<br />

Bus/Filobus 18 m 1400 140 6<br />

Bus/Filobus 24 m 1800<br />

AMBITO RISERVATO<br />

180 6<br />

Bus/Filobus 12 m 1500 100 4<br />

Bus/Filobus 18 m 2100 140 4<br />

Bus/Filobus 24 m 2700 180 4<br />

Tram tra<strong>di</strong>zionale 2.800 - 6000 140 - 300 3<br />

LRT/Stadt-Bahn 9000 – 15000<br />

AMBITO SEDE PROPRIA<br />

300 - 500 2<br />

Metropolitana 28000 - 48.000 700 - 1200 1,5<br />

NOTE:<br />

Con ambito promiscuo si intende che il mezzo <strong>di</strong> <strong>trasporto</strong> viaggia insieme al traffico veicolare privato.<br />

Con ambito riservato si fa riferimento ad una via <strong>di</strong> corsa isolata in qualche modo da quella destinata al<br />

traffico veicolare privato, ma che ne subirà le interferenze almeno nei punti <strong>di</strong> incrocio.<br />

Con ambito sede propria si intende una infrastruttura interamente de<strong>di</strong>cata al sistema <strong>di</strong> <strong>trasporto</strong> e<br />

avulsa da qualsiasi tipo <strong>di</strong> interferenza con il traffico veicolare privato.


Potenza specifica<br />

W/kg<br />

Energia specifica<br />

Wh/kg<br />

Numero <strong>di</strong> cicli<br />

Piombo 120 40 1200<br />

NiCd 120 50 2000<br />

NiMH 200 80 2000<br />

LiIon 190 130 1500<br />

NaNiCl (Zebra) 169 94 1500<br />

Fly - wheel 300 4 -<br />

Condensatore 800 2,34 1.000.000


Fly - wheel


T sforzo <strong>di</strong> trazione o frenatura<br />

v velocità del veicolo<br />

m massa complessiva<br />

R resistenza al moto<br />

L’ultimo termine computa le inerzie cui sono sottoposte le<br />

masse rotanti, ciascuna dotata <strong>di</strong> momento <strong>di</strong> inerzia J i<br />

T R m dv<br />

k J<br />

dt i i<br />

i<br />

d i<br />

dt


Correzione empirica della massa me<strong>di</strong>ante un coefficiente <br />

compreso tra 0.05 e 0.15<br />

T R <br />

<br />

m m <br />

p v<br />

1 <br />

La resistenza al moto è funzione della velocità (con<br />

<strong>di</strong>pendenza quadratica) e, per unità <strong>di</strong> massa totale,<br />

delle caratteristica del tracciato in termini <strong>di</strong> pendenza e<br />

tratti in curva:<br />

<br />

<br />

dv<br />

dt<br />

R = f (v 2 , m ·pend, m · 1/ raggio curv)<br />

2<br />

1<br />

R( v) a b v c ( 1<br />

)<br />

v m k i m k<br />

pend curv r


La potenza elettrica è sempre “sfavorita” dei ren<strong>di</strong>menti della<br />

catena energetica e dalla necessità <strong>di</strong> alimentare i servizi ausiliari<br />

sia <strong>nel</strong> caso <strong>di</strong> trazione che <strong>di</strong> recupero in fase <strong>di</strong> frenatura<br />

P<br />

ele, i<br />

P<br />

mecc, i<br />

P<br />

( v ) aux<br />

i<br />

P P ( v ) P<br />

ele, i mecc, i i aux<br />

Lo stato <strong>di</strong> carica (SOC – State of Charge) è funzione della corrente<br />

erogata o resa dagli azionamenti<br />

SOC i+1=f(i batt , SOC i )


Autobus elettrici<br />

Servizi su linee de<strong>di</strong>cate e quin<strong>di</strong> in centri storici o<br />

all’interno <strong>di</strong> gran<strong>di</strong> comprensori quali parchi ed<br />

ospedali<br />

Sistemi <strong>di</strong> accumulo soggetti a graduale scarica<br />

Limite sulla capacità <strong>di</strong> <strong>trasporto</strong> (80 passeggeri)


Autobus ibri<strong>di</strong><br />

Servizi su linee fondamentali della rete<br />

Nessun deterioramento dello stato <strong>di</strong> carica (SOC)<br />

se la linea consente il mantenimento del “bilancio<br />

energetico”<br />

Nessun limite teorico alla capacità <strong>di</strong> <strong>trasporto</strong><br />

con modelli sul mercato anche da 18 e 24 metri


Principio <strong>di</strong> funzionamento (1)<br />

La ricarica del veicolo si effettua grazie<br />

all’accoppiamento magnetico <strong>di</strong> due bobine che<br />

consentono lo scambio <strong>di</strong> energia tra loro: la<br />

bobina emettitrice (20 kHz) è collocata <strong>nel</strong> suolo e<br />

crea un campo magnetico che captato dalla<br />

bobina ricevitrice a bordo del veicolo viene<br />

trasformato in energia elettrica che consente<br />

ricaricare le batterie a bordo


Principio <strong>di</strong> funzionamento (2)<br />

Ra<strong>di</strong>o<br />

Bobina secondaria Batterie <strong>di</strong> trazione<br />

Sistema <strong>di</strong> ricarica<br />

Bobina primaria Raddrizzatore


Principio <strong>di</strong> funzionamento (3)<br />

Pickup<br />

30 mm (max)<br />

Meccanismo<br />

movimento<br />

pickup<br />

M


Tale soluzione consente <strong>di</strong> estendere il “profilo <strong>di</strong> missione” del<br />

veicolo<br />

tempo <strong>di</strong> abbassamento e sollevamento pickup: 45 s<br />

valore me<strong>di</strong>o <strong>di</strong> ricarica al minuto: 0,92% (0,5 kWh)


Profilo <strong>di</strong> missione della linea 517 “Circolare Nervi”<br />

lunghezza del percorso: 6,8 km<br />

pendenza massima: 6%<br />

velocità me<strong>di</strong>a: 18,6 km/h<br />

tempo me<strong>di</strong>o <strong>di</strong> percorrenza: 21’ 56”<br />

consumo: 0,8 kWh/km<br />

40,0<br />

35,0<br />

30,0<br />

25,0<br />

20,0<br />

15,0<br />

10,0<br />

5,0<br />

0,0<br />

v [km/h]<br />

Tempo (s)<br />

32<br />

65<br />

98<br />

131<br />

164<br />

197<br />

230<br />

263<br />

296<br />

329<br />

362<br />

395<br />

428<br />

461<br />

494<br />

527<br />

560<br />

593<br />

626<br />

659<br />

692<br />

725<br />

758<br />

791<br />

824<br />

857<br />

890<br />

923<br />

956<br />

989<br />

1022<br />

1055<br />

1088<br />

1121<br />

1154<br />

1187<br />

1220<br />

1253<br />

1286


Potenza elettrica e corrente <strong>di</strong> batteria<br />

Potenza batteria [kW]<br />

Corrente batteria [A]<br />

100,0<br />

50,0<br />

0,0<br />

-50,0<br />

-100,0<br />

-150,0<br />

400,0<br />

300,0<br />

200,0<br />

100,0<br />

0,0<br />

-100,0<br />

-200,0<br />

-300,0<br />

-400,0<br />

-500,0<br />

1<br />

1<br />

67<br />

67<br />

133<br />

133<br />

199<br />

199<br />

265<br />

265<br />

331<br />

331<br />

397<br />

397<br />

463<br />

463<br />

529<br />

529<br />

595<br />

661<br />

Tempo [s]<br />

595<br />

661<br />

727<br />

727<br />

793<br />

Tempo [s]<br />

793<br />

859<br />

859<br />

925<br />

925<br />

991<br />

991<br />

1057<br />

1057<br />

1123<br />

1123<br />

1189<br />

1189<br />

1255<br />

1255


Stato <strong>di</strong> carica degli accumulatori (SOC)<br />

SOC [%]<br />

90,0<br />

80,0<br />

70,0<br />

60,0<br />

50,0<br />

40,0<br />

30,0<br />

20,0<br />

10,0<br />

Curva <strong>di</strong> scarico tipo (a)<br />

Con ricarica breve (b)<br />

Con ricarica lunga (c)<br />

SOC [%]<br />

0,0<br />

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000<br />

t [s]<br />

(b) (c)<br />

SOC [%]<br />

90,0<br />

80,0<br />

70,0<br />

60,0<br />

50,0<br />

40,0<br />

30,0<br />

20,0<br />

10,0<br />

(a)<br />

SOC [%]<br />

80,0<br />

75,0<br />

70,0<br />

65,0<br />

60,0<br />

55,0<br />

SOC [%]<br />

50,0<br />

0 200 400 600 800 1000 1200 1400<br />

SOC [%]<br />

SOC me<strong>di</strong>o 74,0 %<br />

0,0<br />

0 5000 10000 15000 20000 25000<br />

t [s]<br />

t [s]


Nel veicolo ibrido la sorgente primaria <strong>di</strong> energia<br />

utilizza un combustibile (idrocarburi, idrogeno)<br />

trasformandolo <strong>di</strong>rettamente in energia meccanica<br />

oppure azionando un generatore elettrico.<br />

La sorgente ausiliaria è reversibile (può anche<br />

accumulare energia, ad esempio dalla frenatura) e<br />

contribuisce a fornire energia elettrica da utilizzarsi per<br />

la propulsione.<br />

Le due sorgenti hanno una energia nominale<br />

immagazzinata e una potenza nominale.<br />

I rapporti tra i valori <strong>di</strong> potenza e energia delle due<br />

sorgenti definiscono il “grado <strong>di</strong> ibri<strong>di</strong>zzazione”<br />

Esistono tre <strong>di</strong>fferenti tipologie:<br />

• ibrido serie<br />

• ibrido parallelo<br />

• ibrido plug-in


Gli autobus elettrici a batteria sono oggi caratterizzati da<br />

eccellente affidabilità e lunghezze non superori ai 10 metri;<br />

essi raggiungono un’autonomia <strong>di</strong> esercizio superiore a 120<br />

km, esten<strong>di</strong>bile all’occorrenza attraverso sistemi <strong>di</strong> ricarica<br />

rapida induttiva.<br />

Le vetture ibride (da 12 m, 18 m e 24 m) raggiungono<br />

ragguardevoli livelli <strong>di</strong> efficienza energetica, potendo in<br />

prospettiva combinare sistemi ad accumulatori con quelli a<br />

supercapacitori, ed autonomia teoricamente illimitata.<br />

La configurazione serie (più semplice ed analoga a quella<br />

alla base della catena energetica dei veicoli con cella a<br />

combustibile alimentata ad idrogeno) è la più <strong>di</strong>ffusa<br />

rispetto a quelle parallelo e plug-in. Quest’ultima si<br />

caratterizza come una filosofia <strong>di</strong> “estensione <strong>di</strong> autonomia”<br />

per un veicolo a batterie.


La sorgente primaria produce energia elettrica e garantisce l’accumulo<br />

<strong>di</strong> energia <strong>nel</strong>la sorgente ausiliaria.<br />

L’energia elettrica complessiva è utilizzata da un azionamento elettrico<br />

<strong>di</strong> trazione.<br />

Esistono tre possibili sorgenti primarie:<br />

gruppo motore a combustione interna e generatore elettrico;<br />

microturbina;<br />

cella a combustibile a idrogeno (fuel cell);<br />

Il flusso energetico percorre in serie: sorgente primaria, sorgente<br />

ausiliaria, azionamento elettrico (inverter+motore), trasmissione, ruote.<br />

Le sorgente ausiliaria è solitamente una o l’insieme delle seguenti:<br />

accumulatore elettrochimico (batterie)<br />

capacità (supercapacitors)


Si basa sul principio della trasmissione<br />

elettrica pura con la presenza <strong>di</strong> un<br />

volano energetico costituito<br />

generalmente da pacchi batteria


Veicolo urbano serie <strong>di</strong> prima generazione da 12 metri (massa a<br />

pieno carico 19000 kg) con batterie da 100 Ah su cinque moduli<br />

(“pacchi batteria”)<br />

Cilindrata [cm 3 ] 2799<br />

Potenza nom. [kW] 76<br />

Punto <strong>di</strong> lavoro [kW] 27 (1800 rpm)<br />

Tensione nom. [V] 600<br />

La seconda generazione <strong>di</strong> questi veicoli è subentrata alla<br />

prima correggendo le criticità riscontrate con l’introduzione<br />

<strong>di</strong> batterie (sempre tra<strong>di</strong>zionali) più adatte alla trazione,<br />

incrementando la potenza del gruppo MCI e utilizzando<br />

sistemi elettronici <strong>di</strong> controllo dei flussi energetici


Si tratta <strong>di</strong> componenti necessariamente ingombranti e<br />

pesanti da collocare in vani pre<strong>di</strong>sposti facilmente<br />

accessibili per le operazioni <strong>di</strong> manutenzione


Autobus ibrido<br />

motore <strong>di</strong>mensionato per mantenere carichi i<br />

pacchi batterie cui è demandata l’alimentazione<br />

del motore <strong>di</strong> trazione; punto <strong>di</strong> lavoro fisso<br />

GRADI DI IBRIDIZZAZIONE INTERMEDI<br />

Autobus <strong>di</strong>esel-elettrico<br />

motore <strong>di</strong>mensionato per fornire <strong>di</strong>rettamente<br />

l’energia necessaria alla trazione; punto <strong>di</strong> lavoro<br />

variabile


Tale in<strong>di</strong>ce è compreso fra 0 ed 1:<br />

i=0 corrisponde ad un veicolo <strong>di</strong>esel-elettrico (batterie o altri<br />

sistemi <strong>di</strong> accumulo assenti)<br />

i=1 corrisponde ad un veicolo puramente elettrico (autobus a<br />

batterie “puro elettrico”)


Potenza me<strong>di</strong>a richiesta dalla linea inferiore alla potenza me<strong>di</strong>a<br />

erogata dal gruppo motogeneratore<br />

possibilità per alcuni intervalli <strong>di</strong> tempo <strong>di</strong> spegnere il motore a<br />

combustione interna, ad esempio per attraversare zone <strong>di</strong><br />

particolare pregio ambientale in modalità “tutto elettrica”<br />

(ZEO)


Potenza me<strong>di</strong>a riferita al tempo <strong>di</strong> missione superiore a quella<br />

erogata dal gruppo motogeneratore<br />

progressivo deca<strong>di</strong>mento dello stato <strong>di</strong> carica degli accumulatori<br />

che richiede cicli <strong>di</strong> ricarica in rimessa e non solo operazioni<br />

perio<strong>di</strong>che <strong>di</strong> equalizzazione dei pacchi batteria


Tutte le case europee e mon<strong>di</strong>ali<br />

presentano modelli ibri<strong>di</strong> da<br />

9 – 12 – 18 – 24 metri per il<br />

mercato dell’autobus urbano:<br />

EPT<br />

Evobus – Mercedes Benz<br />

Daimler<br />

Hess<br />

MAN<br />

Scania<br />

Solaris<br />

Volvo


Si tratta in genere <strong>di</strong> vetture con buona potenza <strong>di</strong> generazione<br />

installata (motore termico) e conseguentemente con sistemi <strong>di</strong><br />

accumulo ridotti e <strong>di</strong> nuova concezione (batterie litio ioni o nichel<br />

metallo idruro, supercaps)


Tipico layout costruttivo


Alimentabili con <strong>di</strong>versi tipi <strong>di</strong> combustibile<br />

(metano, CGN, gasolio)<br />

Potenza 30 kW (8 metri), 60 kW (10 metri)<br />

Emissioni quasi nulle<br />

Oneri <strong>di</strong> manutenzione molto ridotti (verifica<br />

perio<strong>di</strong>ca annuale)<br />

Possibile utilizzo combinato<br />

<strong>di</strong> accumulatori e supercaps


15 metri<br />

110 passeggeri<br />

24 metri<br />

180 passeggeri<br />

Double deck (14 metri)<br />

130 passeggeri<br />

18 metri<br />

140 passeggeri<br />

Motrice con rimorchio ( 24 metri)<br />

170 passeggeri


Si tratta <strong>di</strong> autobus o filobus a tre<br />

casse lunghi 25 metri già<br />

circolanti in <strong>di</strong>verse città europee<br />

• lunghezza 24,664 metri<br />

• larghezza 2,55 metri<br />

• passeggeri totali 182<br />

• passeggeri seduti 61


Struttura de<strong>di</strong>cata unicamente al transito dei veicoli su gomma da 18 metri o<br />

24 metri per il <strong>trasporto</strong> <strong>pubblico</strong>, con frequenze <strong>di</strong> esercizio molto elevate<br />

(anche dell’or<strong>di</strong>ne del minuto) e velocità commerciali comprese tra i 20 km/h<br />

ed i 30 km/h. I veicoli possono essere <strong>di</strong> tipo tra<strong>di</strong>zionale, ibri<strong>di</strong>, filoviari e<br />

con guida assistita.<br />

Sono numerose le applicazioni in sud<br />

America, nord America ed Europa. Le<br />

fermate si configurano come vere e<br />

proprie stazioni assimilabili a quelle <strong>di</strong><br />

una metropolitana <strong>di</strong> superficie . Sotto<br />

tali con<strong>di</strong>zioni la capacità <strong>di</strong> <strong>trasporto</strong><br />

teorica si approssima proprio a quella <strong>di</strong><br />

una metropolitana leggera (8000<br />

passeggeri ora per <strong>di</strong>rezione) con costi <strong>di</strong><br />

investimento comunque inferiori.


Impianti filoviari in Italia<br />

Città Azienda <strong>di</strong> Trasporto<br />

Ancona CONEROBUS<br />

Avellino CTI-ATI<br />

Bari AMTAB<br />

Bologna ATC<br />

Cagliari CTM<br />

Chieti La Panoramica<br />

Genova AMT<br />

La Spezia ATC esercizio<br />

Lecce STP<br />

Milano ATM<br />

Modena ATCM<br />

Napoli ANM<br />

Napoli CTP<br />

Parma TEP<br />

Pescara GTM<br />

Rimini TRAM<br />

Roma ATAC<br />

Sanremo RT<br />

Verona ATV - AMT<br />

• Sistemi tecnologicamente all’avanguar<strong>di</strong>a con SSE e<br />

scambi aerei telecomandabili<br />

• Lunghezza veicoli: 12 m, 18m e 24 m<br />

• Propulsione garantita da motori trifase asincroni ed<br />

azionamenti trifase ad IGBT<br />

• <strong>Elementi</strong> <strong>di</strong> trazione equipaggiabili con<br />

supercapacitori per il recupero energetico <strong>nel</strong>le fasi<br />

<strong>di</strong> frenatura<br />

• Vetture, anche<br />

bimodali, sempre<br />

dotate <strong>di</strong> marcia<br />

autonoma <strong>di</strong><br />

emergenza con<br />

motogeneratore o<br />

con batterie


Filovia La Spezia - Portovenere


Si tratta <strong>di</strong> vetture non più con motori a<br />

collettore in corrente continua e<br />

regolazione reostatica (a) o con chopper<br />

(b), ma moderni veicoli con azionamenti<br />

ad inverter e motore asincrono trifase (c)<br />

(c)<br />

(a)<br />

(b)


Veicoli con doppio isolamento<br />

Tensione nominale 750 V (600 V per le vetture impiegate su<br />

impianti non moderni)<br />

Necessità <strong>di</strong> sostituzione frequente dei pattini in grafite<br />

Possibilità <strong>di</strong> prevedere la marcia autonoma (<strong>di</strong> emergenza o<br />

<strong>di</strong> esercizio) e il recupero energetico<br />

Impiego possibile <strong>di</strong> sistemi <strong>di</strong> ausilio alla guida


Vettura reostatica priva <strong>di</strong> marcia autonoma (1)


Vettura reostatica priva <strong>di</strong> marcia autonoma (2)


Vettura reostatica priva <strong>di</strong> marcia autonoma (3)


Modelli a confronto: 12 e 18 metri a chopper, 18 metri ad<br />

inverter <strong>di</strong> prima e seconda generazione


Modena (12 metri)<br />

Generatore <strong>di</strong>esel 110 kW (Euro 5)<br />

Motore elettrico 210 kW<br />

Rimini (18 metri)<br />

Generatore <strong>di</strong>esel 110 kW (Euro 4)<br />

Motore elettrico 240 kW<br />

I veicoli da 18 metri <strong>di</strong> Genova sono equipaggiati <strong>di</strong> un<br />

motore <strong>di</strong>esel che sviluppa 175 kW per consentire a tutti<br />

gli effetti l’uso bimodale del mezzo


Guida libera<br />

Il conducente ha il completo controllo della traiettoria<br />

(vetture automobilistiche tra<strong>di</strong>zionali)<br />

Guida assistita<br />

Il conducente pur avendo il controllo della traiettoria<br />

viene assistito <strong>nel</strong>le manovre <strong>di</strong> accosto alle fermate e<br />

<strong>nel</strong>la percorrenza <strong>di</strong> tratte particolari (ad esempio strette<br />

gallerie)<br />

Guida vincolata<br />

La traiettoria del veicolo è prefissata da apposite vie <strong>di</strong><br />

corsa (ad esempio rotaie)


Sede promiscua<br />

In questo caso il veicolo deve corrispondere ai requisiti<br />

richiesti per la circolazione stradale secondo quanto<br />

previsto dal Co<strong>di</strong>ce della Strada (vettura tra<strong>di</strong>zionale,<br />

filoviaria o tranviaria)<br />

Sede protetta<br />

Il veicolo percorre una sede separata dal traffico or<strong>di</strong>nario<br />

ma ne subisce l’interferenza e si può trovare a con<strong>di</strong>videre<br />

la corsa con altri veicoli<br />

Sede de<strong>di</strong>cata<br />

Il veicolo percorre una sede riservata con regimi <strong>di</strong><br />

circolazione e sistemi <strong>di</strong> segnalamento prestabiliti


Lo sviluppo <strong>di</strong> sistemi ad elevata capacità <strong>di</strong> <strong>trasporto</strong><br />

determina l’evoluzione verso:<br />

tracciati riservati o de<strong>di</strong>cati (BRT);<br />

vetture a singola o doppia articolazione (18 m o 24 m);<br />

ausilio alla guida me<strong>di</strong>ante sistemi ottici o magnetici;<br />

gestione dell’energia me<strong>di</strong>ante supercapacitori e<br />

ricarica degli stessi da terra in modalità continua o<br />

<strong>di</strong>scontinua anche <strong>di</strong> tipo induttivo.


Vettura innovativa “Phileas” presentata <strong>nel</strong>la versione termica tra<strong>di</strong>zionale,<br />

ibrida e filoviaria con lunghezza da 18 e 24 metri e possibilità <strong>di</strong> incarrozzamento<br />

da entrambi i lati


Dotato <strong>di</strong> <strong>di</strong>spositivo per la guida assistita <strong>di</strong> tipo magnetico ad alta<br />

affidabilità con basso costo <strong>di</strong> realizzazione della “via <strong>di</strong> corsa”<br />

grazie all’utilizzo <strong>di</strong> piccoli magneti.<br />

In Italia ne è previsto l’impiego a Pescara riutilizzando parzialmente<br />

il se<strong>di</strong>me della cessata ferrovia (1929-1963, lunga 36 km, <strong>di</strong> cui 30<br />

km in sede propria, scartamento 950 mm, 2600 V) Pescara-<br />

Montesilvano-Penne.<br />

Lo sviluppo del tracciato completo: 8,17 km<br />

500 metri <strong>nel</strong> centro <strong>di</strong> Pescara, in sede<br />

promiscua con il traffico privato;<br />

4,8 km circa in sede riservata sulla<br />

“Strada Parco”;<br />

2,9 km circa (<strong>nel</strong> comune <strong>di</strong><br />

Montesilvano), in parte in sede<br />

riservata sulla prosecuzione<br />

della Strada Parco ed in parte in sede<br />

promiscua fino al capolinea <strong>di</strong> Porto<br />

Allegro


Il controllo della traiettoria della<br />

marcia è affidato a <strong>di</strong>spositivi <strong>di</strong><br />

tipo elettronico-ottico me<strong>di</strong>ante<br />

telecamere a bordo veicolo.<br />

PRESTAZIONI:<br />

massima velocità: 70 km/h<br />

massimo errore in marcia: 5 cm<br />

massimo errore <strong>di</strong> accosto: 5 cm<br />

Si tratta <strong>di</strong> vetture filoviarie<br />

attrezzate con sistema <strong>di</strong><br />

assistenza alla guida, con<br />

versioni da 12 e 18 metri


Si tratta <strong>di</strong> un’evoluzione del sistema a guida ottica già sperimentato ed adottato<br />

in alcune città. Il sistema <strong>di</strong> guida ottica è basato su una videocamera <strong>di</strong> bordo che<br />

rileva appositi segni a terra e aziona un motore elettrico deputato al controllo del<br />

veicolo (recentemente utilizzato a Rouen-Francia e Las Vegas-USA) consentendo <strong>di</strong><br />

accostarsi alle banchine <strong>di</strong> fermata con estrema precisione. Il guidatore mantiene il<br />

controllo dell’acceleratore e dei freni e può richiamare la guida totalmente<br />

manuale in qualunque momento utilizzando lo sterzo. Il sistema prevede punti <strong>di</strong><br />

captazione <strong>di</strong>scontinui, con accumulo a bordo e possibilità <strong>di</strong> effettuare cicli <strong>di</strong><br />

frenatura rigenerativi. Le vetture possono essere bi<strong>di</strong>rezionali.<br />

I costi <strong>di</strong> investimento <strong>di</strong>chiarati sono<br />

compresi tra i 4 e i 10 milioni <strong>di</strong> euro/km per<br />

l’infrastruttura, contro i 15-35 milioni euro/km<br />

delle metropolitane leggere <strong>di</strong> superficie.<br />

Il veicolo da 18 o 24 metri e <strong>di</strong>sponibile <strong>nel</strong>le<br />

versione <strong>di</strong>esel-elettrica, filoviaria o bimodale<br />

ed ha costi compresi tra 1M€ e 1,5 M€ a<br />

seconda della lunghezza e della variante<br />

tecnica.


Vettura <strong>di</strong> tipologia tranviaria<br />

su pneumatici e guida vincolata<br />

a rotaia centrale “TransLohr”<br />

Necessita <strong>di</strong> linea monofilare <strong>di</strong><br />

alimentazione può essere dotata<br />

<strong>di</strong> batterie per la marcia<br />

autonoma su tratte prefissate.<br />

In Italia il sistema è in esercizio a<br />

Padova e Mestre


Tranvia<br />

Metropolitana (Underground, U-Bahn)<br />

Ferrovia suburbana (S-Bahn, RER)<br />

Ferrovia Regionale<br />

?


Vetture monocassa, articolate o convogli<br />

che operano in ambito promiscuo<br />

Praga


Convogli ferroviari in sede de<strong>di</strong>cata<br />

(in galleria ed in superficie)


Berlin Wien<br />

Bern<br />

Milano<br />

Treni con caratteristiche spiccatamente metropolitane<br />

in sede ferroviaria specializzata o de<strong>di</strong>cata


Bologn<br />

a<br />

Treni con materiale rotabile or<strong>di</strong>nario in sede ferroviaria


1832 : Inizio servizio urbano <strong>di</strong> tram a cavalli<br />

a New York (USA)<br />

1879 : primo tram elettrico sperimentale<br />

presentato da Werner von Siemens<br />

all’esposizione <strong>di</strong> Berlino (lunghezza 300m,<br />

alimentazione 100 Vcc dalle rotaie isolate)<br />

1884 : adozione sistema <strong>di</strong> presa corrente da<br />

linea aerea “ad archetto” (sistema Siemens)<br />

1887 : adozione sistema <strong>di</strong> presa corrente “a<br />

trolley” (sistema Sprague) a Richmond (USA)<br />

PARIGI – TRAM A CAVALLI 1854<br />

IL PRIMO TRAM ELETTRICO (FOTO ARCHIVIO SIEMENS) TRAM ELETTRICO A TROLLEY – RICHMOND 1887


Tram elettrico sperimentale <strong>di</strong> Werner von Siemens


Inizio del XX Secolo<br />

Introduzioni rimorchi o tram a due<br />

piani per aumentare la capienza.<br />

Introduzione numerazione delle linee.<br />

Introduzione delle fermate fisse<br />

Applicazione del freno pneumatico<br />

Enorme estensione delle reti tranviarie:<br />

prima della Grande Guerra, sono in<br />

funzione oltre 2500 reti tranviarie<br />

urbane in 5 continenti; 16.000 miglia <strong>di</strong><br />

linee intercomunali solo negli Stati<br />

Uniti.<br />

TRAM A DUE ASSI EDISON CON RIMORCHIO<br />

MILANO, 1900<br />

TRAM A DUE PIANI<br />

PRESTON – GB, 1904


Periodo tra le due guerre mon<strong>di</strong>ali<br />

<strong>di</strong>ffusione dello scambio elettrico<br />

<strong>di</strong>ffusione dei tram a carrelli<br />

adozione <strong>di</strong>spositivi <strong>di</strong> sicurezza (blocco porte,<br />

uomo-morto, freni <strong>di</strong> emergenza a pattini, ecc)<br />

<strong>di</strong>ffusione configurazione “PETER WITT” (tram<br />

mono<strong>di</strong>rezionale, guidatore seduto, posto fisso<br />

del bigliettaio, porte specializzate salita-<strong>di</strong>scesa)<br />

introduzione standard “PCC” (avviatore<br />

automatico <strong>di</strong> marcia, freno elettro-pneumatico<br />

integrato, ruote elastiche, sospensioni idrauliche,<br />

carrozzeria portante, se<strong>di</strong>li confortevoli,<br />

modularità <strong>di</strong> costruzione)<br />

invenzione del tram snodato con giostra<br />

“Urbinati” (Roma -1938)<br />

<strong>di</strong>ffusione dei tram articolati tipo “due camere e<br />

cucina” SAN FRANCISCO<br />

INTENSO TRAFFICO TRANVIARIO, 1937


PETER WITT A MILANO, 1928-2012 …<br />

PCC a CHICAGO, 1937<br />

PCC a TORINO, 1948 PCC a LIPSIA, 1967-2012 …


“DUE CAMERE E CUCINA”<br />

CON TRUCK E CASSA CENTRALE SOSPESA<br />

LIPSIA<br />

SNODO CON GIOSTRA URBINATI<br />

TRAM STANGA – STEFER – ROMA, 1938


Genova, Piazza Ver<strong>di</strong> - 1963<br />

1973: Crisi mon<strong>di</strong>ale del petrolio<br />

inizio della “riscoperta del tram”<br />

Il dopoguerra e la crisi del tram<br />

35 anni <strong>di</strong> stasi <strong>nel</strong> progresso tecnologico<br />

tranviario; motorizzazione <strong>di</strong> massa e<br />

smantellamento delle reti tranviarie<br />

Genova, Piazza del Principe - 1972


I tram moderni<br />

Dopo l’utilizzo <strong>di</strong> alluminio, per la<br />

struttura delle casse si utilizza oggi<br />

acciaio leggero<br />

Anche dal punto <strong>di</strong> vista della trazione<br />

si è passati da motori in corrente<br />

continua a regolazione reostatica e a<br />

chopper (anni ’70 e ’80) ai più moderni<br />

azionamenti trifase asincroni per motori<br />

in corrente alternata regolati da<br />

inverter, realizzati prima con GTO e poi<br />

con IGBT<br />

Progettazione <strong>di</strong> tram ad articolazione<br />

multipla<br />

Nel 1970 la Thyssen/Siemens realizzò il carrello motore SIMOTRAC<br />

integrante il motore negli assi consentendo <strong>di</strong> eliminare sistemi <strong>di</strong><br />

accoppiamento meccanici (ad es. trasmissioni cardaniche) ed assai ridotto<br />

in termini <strong>di</strong> ingombri


Nuovi carrelli per pianali ribassati<br />

Prototipo MAN (anni ‘90) <strong>di</strong><br />

carrello con un solo motore e<br />

trasmissione meccanica<br />

me<strong>di</strong>ante giunti<br />

Attuale carrello pivotante <strong>di</strong><br />

Alstom con due motori,<br />

sospensioni primaria e<br />

secondaria


Pianali ribassati (300 mm – 350 mm)<br />

Combino: il carrello con i motori <strong>di</strong> trazione<br />

trasversali<br />

Vettura <strong>di</strong> Budapest da 54 metri


Pianali ultraribassati (197 mm)<br />

ULF: “Ultra Low Floor” (ULF) Siemens - SGP


La rete tranviaria per la sua capillarità si<br />

presta, sotto determinate con<strong>di</strong>zioni, ad<br />

impieghi <strong>di</strong>versi dal mero <strong>trasporto</strong> <strong>di</strong><br />

persone, come già avvenne in passato ad<br />

esempio per trasferimento <strong>di</strong> merce o per<br />

servizi stradali<br />

Guterbim (Vienna) e CarGo Tram (Dresda - Volkswagen)


La tranvia <strong>di</strong> Nizza si caratterizza per<br />

la peculiarità, in prossimità <strong>di</strong> Place<br />

Massena e Place Garibal<strong>di</strong>, <strong>di</strong><br />

attraversare aree <strong>di</strong> importante<br />

interesse architettonico in marcia<br />

autonoma, attraverso batterie che<br />

vengono ricaricate quando il tram è<br />

normalmente alimentato: in questa<br />

maniera, in tali sezioni del tracciato,<br />

non è necessaria la posa della linea<br />

aerea <strong>di</strong> contatto con relativi tiranti e<br />

pali <strong>di</strong> sostegno.<br />

La prima linea della tranvia <strong>di</strong> Nizza (T1, lunga 8,7 km con 21 fermate) è stata aperta al<br />

servizio il 24 novembre 2007 ed ha subito un incremento progressivo degli utenti, dato riferito<br />

ai giorni feriali, da 70.000 fino ai 90.000 <strong>nel</strong>l’arco <strong>di</strong> ciascuna giornata. Per tale motivo <strong>nel</strong><br />

2010 sono stati messi in servizio altri 8 tram portando la consistenza della flotta a 20 unità. Per<br />

far fronte alla domanda, ed in attesa dell’apertura delle altre due linee (T2 e T3), si è deciso <strong>di</strong><br />

allungare 15 unità aggiungendo una cassa motorizzata portando la <strong>di</strong>mensione da 33 metri a<br />

44 metri e conseguentemente la capienza <strong>di</strong> ciascuna vettura da 200 a 300 passeggeri. Ciò è<br />

stato reso possibile da un’accurata progettazione delle fermate (e dei capilinea), già realizzate<br />

<strong>di</strong> maggior lunghezza, e posizionando i punti <strong>di</strong> arresto coerentemente a tale opzione facendo sì<br />

che i veicoli non vadano mai ad occupare intersezioni stradali.


Impianti “storici” conservati:<br />

Torino<br />

Milano<br />

Milano linee interurbane<br />

Roma<br />

Napoli<br />

Trieste (“trenovia” per Opicina)<br />

Nuovi impianti:<br />

Messina<br />

Sassari (previsto tram-treno)<br />

Cagliari (previsto tram-treno)<br />

Bergamo (metrotranvia)<br />

Padova (rotaia centrale)<br />

Firenze<br />

Mestre (rotaia centrale)<br />

Impianti in costruzione:<br />

Palermo<br />

Nota: l’impianto <strong>di</strong> Genova, Principe - Granarolo, è esercito in regime ferroviario


Il sistema APS (Alimentation Par le Sol) <strong>di</strong> Alstom consente al tram <strong>di</strong><br />

operare “wire-free”, ovvero senza catenaria superando problematiche<br />

tecniche (come gallerie a sagoma ridotta) o <strong>di</strong> impatto visivo (zone<br />

monumentali)<br />

La prima applicazione è stata realizzata a Bordeaux <strong>nel</strong> 2003 su 14 km<br />

rispetto ad una lunghezza totale della rete <strong>di</strong> 44 km.<br />

Una terza rotaia centrale, costituita<br />

da segmenti lunghi 8 metri, permette<br />

ad un pattino <strong>di</strong> captare la corrente<br />

elettrica necessaria alla propulsione<br />

del veicolo. Ogni segmento viene<br />

separato da sezioni isolate <strong>di</strong> 3 metri<br />

Ogni 22 merti è posto <strong>nel</strong> sottosuolo,<br />

un box <strong>di</strong> controllo deputato a porre<br />

in tensione i segmenti su cui si trova<br />

fisicamente il tram. Il controllo<br />

avviene me<strong>di</strong>ante <strong>di</strong>spositivi ra<strong>di</strong>o<br />

de<strong>di</strong>cati<br />

Bordeaux, fonte Alstom


Basato su trasmissione energia da terra a bordo me<strong>di</strong>ante il principio<br />

dell’induzione magnetica, è sviluppato da Bombar<strong>di</strong>er<br />

I circuiti primari (terra), collocati sotto i binari <strong>di</strong> corsa, e le bobine<br />

secondarie (bordo) sono quin<strong>di</strong> galvanicamente separate<br />

I circuiti primari sono in tensione solo quando interamente coperti dal<br />

veicolo permettendo la collocazione il sistema anche in zone pedonali<br />

garantendo massima sicurezza e nessuna forma <strong>di</strong> inquinamento<br />

elettromagnetico<br />

La parte <strong>di</strong> terra risulta totalmente<br />

invisibile e non soggetta a fattori<br />

atmosferici, risultanto totalmente<br />

coperta dal manto stradale<br />

Il “Mitrac Energy Saver”, posto<br />

sull’imperiale del veicolo, costituito<br />

da supercaps elettronicamente<br />

controllati permette risparmi in<br />

termini <strong>di</strong> energia fino al 30%<br />

recuperando l’energia <strong>di</strong> frenatura<br />

Fonte Bombar<strong>di</strong>er


Basato su trasmissione dell’energia da<br />

terra a bordo me<strong>di</strong>ante un sistema<br />

conduttivo ad attrazione magnetica<br />

I circuiti <strong>di</strong> terra vengono attivati al<br />

passaggio del tram<br />

Possibilità <strong>di</strong> ottimizzare<br />

le prestazioni del veicolo<br />

me<strong>di</strong>ante il “kers”<br />

(kinetic energy recovery<br />

system), sistema <strong>di</strong><br />

gestione energetica <strong>di</strong><br />

bordo


Minori tempi <strong>di</strong> spostamento<br />

Maggiore comfort <strong>di</strong> marcia<br />

Maggiore capacità <strong>di</strong> <strong>trasporto</strong><br />

Riduzione-eliminazione dei “cambi”<br />

Fusione delle finalità dell’offerta<br />

Nordhause<br />

n


Ferrovia dell’ Harz


Tram-treno e treno-tram<br />

Tranvie extraurbane con parziale esercizio in sede propria<br />

LRT (Light Rail Transit), Stadtbahn, metrotranvia<br />

Veicolo o sistema<br />

Capacità <strong>di</strong> <strong>trasporto</strong><br />

[pass ora per <strong>di</strong>r]<br />

Capacità singolo veicolo<br />

[pass]<br />

Frequenza [min]<br />

Bus/Filobus 12 m<br />

AMBITO PROMISCUO<br />

1000 100 6<br />

Bus/Filobus 18 m 1400 140 6<br />

Bus/Filobus 24 m 1800<br />

AMBITO RISERVATO<br />

180 6<br />

Bus/Filobus 12 m 1500 100 4<br />

Bus/Filobus 18 m 2100 140 4<br />

Bus/Filobus 24 m 2700 180 4<br />

Tram tra<strong>di</strong>zionale 2.800 - 6000 140 - 300 3<br />

LRT/Stadt-Bahn 9000 – 15000<br />

AMBITO SEDE PROPRIA<br />

300 - 500 2<br />

Metropolitana 28000 - 48.000 700 - 1200 1,5<br />

Veicolo o sistema Costo del veicolo [k€] Costo per l’infrastruttura [k€/km]<br />

Tram tra<strong>di</strong>zionale 3.000 15.000-25.000<br />

LRT/Stadt-Bahn 5.000 30.000<br />

Metropolitana 9.000 80.000-120.000


Spiccata tendenza a riavvicinare il TPL alle aree più pregiate ed alla<br />

superficie stradale:<br />

occasione <strong>di</strong> riqualificazione urbana;<br />

collegamento con le lontane periferie;<br />

riduzione dei costi dell’infrastruttura.<br />

Ciò non esclude che impianti con elevate capacità <strong>di</strong> <strong>trasporto</strong><br />

necessitino <strong>di</strong> tracciati de<strong>di</strong>cati, parzialmente o totalmente in<br />

galleria con sistemi <strong>di</strong> guida automatica o <strong>di</strong> gestione del traffico con<br />

blocco mobile.<br />

Le ferrovie mantengono un ruolo centrale <strong>nel</strong>la mobilità su scala<br />

regionale: l’interoperabilità rappresenta una opportunità ancora<br />

non pienamente sfruttata


Tale filosofia è, entro certi limiti gestionali, la<br />

riproposizione delle ferrovie economiche vicinali e delle<br />

tranvie extraurbane che collegarono un tempo le cittàpilota<br />

e gli attuali capoluoghi <strong>di</strong> area metropolitana ad<br />

altri centri delle conurbazioni<br />

Padova (Guidovie Centrali<br />

Venete)<br />

Per gentile concessione Dott. Urb. Alberto Routher-Rutter<br />

Padova (Guidovie Centrali<br />

Venete)


Già negli anni sessanta si concepirono rotabili tranviari con<br />

caratteristiche tecniche innovative adatti a circolare su se<strong>di</strong><br />

parzialmente riservate in grado <strong>di</strong> trasportare elevate<br />

quantità <strong>di</strong> passeggeri: è il caso dei tram “tipo P” <strong>di</strong> Monaco<br />

<strong>di</strong> Baviera pensati per la mai realizzata Stadt-Bahn citta<strong>di</strong>na<br />

In preparazione dei Giochi<br />

Olimpici del 1972 si optò per il<br />

potenziamento della rete<br />

tranviaria tra<strong>di</strong>zionale, la<br />

realizzazione <strong>di</strong> linee “U” e del<br />

passante ferroviario S”.<br />

A Zurigo negli stessi anni si optò<br />

per il potenziamento della rete<br />

tranviaria <strong>di</strong> superficie.


Si tratta <strong>di</strong> una modalità trasportistica che si pone in complemento al tram<br />

e alla metropolitana con alti livelli <strong>di</strong> efficienza e ridotti costi <strong>di</strong><br />

investimento<br />

Larghezza dei veicoli fino un massimo <strong>di</strong> 2,65 m<br />

Fanaleria stradale<br />

Incarrozzamento a livello o da marciapiede stradale<br />

Sede riservata e tratte con marcia promiscua (comprese intersezioni<br />

stradali)<br />

Numerose applicazioni in Europa (in esercizio o in fase <strong>di</strong><br />

realizzazione)


Si tratta <strong>di</strong> veicoli ferroviari adattati alla circolazione in<br />

ambito urbano<br />

Per le loro caratteristiche intrinseche l’utilizzo citta<strong>di</strong>no<br />

avviene su tratte limitate<br />

Zwickau<br />

Zwickau<br />

Nota: Vogtlandbahn, linea gestita da Netinera, gruppo FS dopo l’acquisizione <strong>di</strong><br />

Arriva Deutschland. Il capolinea della Vogtlandbahn a Zwickau è stato<br />

ricollocato in centro città me<strong>di</strong>ante una tratta stradale a doppio<br />

scartamento già percorsa dai tram urbani


Si tratta <strong>di</strong> veicoli tranviari adattati alla circolazione in<br />

ambito ferroviario<br />

Per le loro caratteristiche intrinseche l’utilizzo urbano e<br />

ferroviario avviene senza limitazioni<br />

La rete <strong>di</strong> Kassel, aperta <strong>nel</strong> 2007, si caratterizza per:<br />

4 linee (RT1-RT2-RT3-RT4) per 122 km<br />

18 RegioCita<strong>di</strong>s versione E/E (750 cc - 15kV 16 ⅔ Hz)<br />

10 RegioCita<strong>di</strong>s versione E/D (750 cc – <strong>di</strong>esel)


Si tratta <strong>di</strong> veicoli <strong>di</strong> derivazione tranviaria con alcune<br />

caratteristiche dei convogli per le metropolitane in<br />

grado <strong>di</strong> operare principalmente se<strong>di</strong> riservate a<br />

loro de<strong>di</strong>cate ma anche in ambito stradale<br />

promiscuo … quin<strong>di</strong> ancora una volta<br />

“interoperabili” …<br />

La Stadtbahn <strong>di</strong> Stoccarda: conversione progressiva (1985 – 2007) della rete<br />

tranviaria citta<strong>di</strong>na scartamento metrico. Sono in esercizio 15 linee con<br />

un’estensione totale <strong>di</strong> 128 km, 200 stazioni <strong>di</strong> cui 14 in tun<strong>nel</strong> <strong>nel</strong>la parte<br />

centrale e 164 rotabili tipo DT8


TRAM-TRENO o TRENO-TRAM?<br />

Le problematiche relative<br />

all’interoperabilità dei<br />

veicoli fornisce oggi una<br />

nuova visione, forse troppo<br />

restrittiva, che rende <strong>di</strong><br />

fatto più facile ad un treno<br />

<strong>di</strong> penetrare <strong>nel</strong> tessuto<br />

urbano (peraltro con forti<br />

restrizioni) piuttosto che ad<br />

un tram <strong>di</strong> circolare in<br />

ferrovia in promiscuità con<br />

altri treni<br />

Austin – Texas (USA)


TRAM-TRENO: SISTEMA O VEICOLO ?<br />

La <strong>di</strong>ffusione <strong>di</strong> reti integrate (linee ferroviarie e tranvie urbane<br />

interconnesse, come Karlsruhe o Kassel) ha generato un nuovo<br />

prodotto …<br />

Il tram-treno inteso come vettura “ferroviaria leggera”, con<br />

elevate prestazioni e caratteristiche che li rendono idonei a<br />

circolare su tratte con caratteristiche ferroviarie.


LINEE SEGREGATE e/o CONVERSIONI?<br />

Quanto esposto in precedenza apre<br />

nuovi scenari: l’esercizio <strong>di</strong> linee<br />

ferroviarie con materiale leggero<br />

magari con la loro conversione a<br />

modelli <strong>di</strong> esercizio <strong>di</strong> matrice<br />

tranviaria (con consistenti risparmi<br />

sugli investimenti e l’esercizio).<br />

L’interoperabilità è garantita verso<br />

l’esercizio sulle tratte urbane dove<br />

il veicolo “tranviario” può circolare<br />

senza particolari soggezioni<br />

Rhone-Express - Lione


TRAM o LRT/STADTBAHN?<br />

Capacità <strong>di</strong> <strong>trasporto</strong> e certezza<br />

dei tempi (non<br />

necessariamente velocità<br />

commeciali esasperate)<br />

conducono ad un’evoluzione<br />

dei sistemi tranviari verso<br />

modelli <strong>di</strong> riservazione della<br />

sede (anche i galleria) come<br />

a Vienna, (ante litteram) o<br />

Stoccarda con il<br />

completamento della<br />

Stadtbahn.<br />

La sede riservata è anche la strada pedonalizzata riservata al<br />

tram in cui l’esercizio è in ogni modo regolare


Interazione ruota-rotaia<br />

Captazione dell’energia<br />

Accessibilità e<br />

circolabilità<br />

Sicurezza<br />

Veicoli Infrastruttura<br />

Profilo <strong>di</strong> cerchioni e<br />

caratteristiche dei carrelli<br />

Sistemi <strong>di</strong> conversione e<br />

marcia autonoma<br />

Sagoma del veicolo<br />

Resistenza strutturale dei<br />

veicoli<br />

Scartamento e profilo della<br />

rotaia<br />

Sistemi <strong>di</strong> alimentazione<br />

Conformazione e tipologia<br />

delle banchine <strong>di</strong> fermata<br />

Sistemi <strong>di</strong> sicurezza e<br />

segnalamento<br />

Esercizio Dotazioni <strong>di</strong> bordo Sistemi <strong>di</strong> esercizio<br />

Milano MM Garibal<strong>di</strong>: vetture “1928” in<br />

esposizione sul binario pre<strong>di</strong>sposto e<br />

mai interconnesso per l’interscambio<br />

con le linee celeri della Brianza


Tipo <strong>di</strong> struttura Esempi<br />

TT1-Infrastruttura ferroviaria esercita<br />

soltanto con rotabili tranviari<br />

TT2 - Infrastruttura ferroviaria esercita<br />

con rotabili tranviari e rotabili ferroviari<br />

in fasce orarie <strong>di</strong>verse<br />

TT3 - Infrastruttura ferroviaria esercita<br />

promiscuamente con rotabili ferroviari e<br />

tranviari<br />

TT4 - Infrastruttura tranviaria esercita<br />

promiscuamente con rotabili tranviari e<br />

ferroviari (“treno-tram”)<br />

Aulnay-sous-Bois – Bondy (Ile<br />

de France)<br />

Sassari<br />

Stadtbahn <strong>di</strong> Colonia<br />

Wiener Lokalbahnen<br />

Kassel -Hessisch-Lichtenau<br />

Karlsruhe<br />

Saarbrücken<br />

Kassel RegioTram<br />

Mulhouse<br />

Grenoble<br />

Alicante<br />

Zwickau


Sistemi “light”<br />

Scartamento or<strong>di</strong>nario o ridotto, ampi tratti in sede tranviaria,<br />

raggi curvatura e larghezza “stradale” pari a 2,30 – 2,40<br />

metri (ad es. Nordhausen, WLB-Vienna …)<br />

Wien (Wiener Localbahnen [Wien –<br />

Baden])<br />

Wien (Wiener Localbahnen [Wien –<br />

Baden])


I sistemi “light” sono spesso riconducibili all’impiego <strong>di</strong> veicoli<br />

tranviari su tratte extraurbane de<strong>di</strong>cate e caratterizzate<br />

da un sistema <strong>di</strong> esercizio <strong>di</strong> tipo ferroviario<br />

Bern (Bern – Worb Dorf)<br />

Siloah (Bern – Worb<br />

Dorf)


Basel – Rodersdorf ( Flüh [CH] – Leymen [F] )<br />

Basilea: linea tranviaria extraurbana<br />

internazionale con fermata a Leymen<br />

(F) riadattata sul se<strong>di</strong>me della<br />

preesistente ferrovia Birsigtalbahn<br />

Base<br />

l<br />

Base<br />

l


Zurigo: linee tranviaria extraurbane<br />

Zürich Dietikon (S17 Dietikon –<br />

Wohlen)<br />

Zürich<br />

Zürich<br />

Zürich<br />

Zürich (S18 Zürich – Esslingen<br />

[Forchbahn])<br />

Zürich (S18 Zürich – Esslingen<br />

[Forchbahn])


Mannheim<br />

Viernheim<br />

Il bacino “Rhein-Neckar”<br />

Viernheim


Metrotranvie <strong>di</strong> Milano e Torino (linea 3)<br />

Tranvia <strong>di</strong> Sassari, inaugurata <strong>nel</strong> 2006, a scartamento 950 mm<br />

integrata con la rete FdS<br />

Riqualificazione tranvia Milano – Desio con riestensione fino a Seregno<br />

(214 M€ finanziati al 60% dal CIPE)<br />

Utilizzo <strong>di</strong> Tram-treno sulla Torino – Torre Pellice (20 M€ per<br />

l’adeguamento dell’infrastruttura e l’acquisto <strong>di</strong> tre convogli)<br />

Desio (tranvia Milano -<br />

Desio)


Bi<strong>di</strong>rezionalità<br />

Gra<strong>di</strong>ni mobili da utilizzarsi per banchine più basse<br />

(tipicamente stradali)<br />

Ampio volume dei veicoli, <strong>nel</strong> rispetto delle sagome<br />

limite<br />

Cabine <strong>di</strong> guida <strong>di</strong>vise dai vani per i passeggeri<br />

Particolare cura del design interno ed esterno<br />

Migliori caratteristiche <strong>di</strong> trazione e frenatura<br />

Concezione ferroviaria della parti meccaniche


Tranvia Ferrovia<br />

Un S. I. deve<br />

garantire<br />

compatibilità<br />

Sistema Interoperabile<br />

Scartamento<br />

Geometria profilo ruota-rotaia<br />

Sistemi <strong>di</strong> alimentazione elettrica<br />

Sagoma del veicolo<br />

Resistenza strutturale<br />

Infrastruttura<br />

Sistemi <strong>di</strong> segnalamento


Sull’armamento


Sui profili ruota


Adeguamento all’infrastruttura<br />

Karlsruhe


Sistemi “heavy”<br />

Sede propria, casse maggiorate e larghezza fino a 2,65 metri,<br />

scartamento or<strong>di</strong>nario<br />

(ad es. GT8 Karlsruhe, Regio Cita<strong>di</strong>s Kassel …)<br />

Sistemi bi-tensione (ad es. 750 Vcc – 15 kV 16 2/3 Hz)<br />

Karlsruhe


Apertura 1992<br />

11 linee tipo “S” per 468 km<br />

36 ABB GT8-100C/2SY<br />

79 Adtranz (Bombar<strong>di</strong>er) GT8-100D/SY-M<br />

Karlsruhe Bietigheim -<br />

Bissingen


Punte <strong>di</strong> 48 passaggi ora per <strong>di</strong>rezione (compresi i tram urbani) <strong>nel</strong>la Marktplatz<br />

e in Kriegstraße: prevista la realizzazione <strong>di</strong> un “tun<strong>nel</strong> citta<strong>di</strong>no”


Apertura 1997<br />

25,5 km – 23 fermate/stazioni<br />

28 Bombar<strong>di</strong>er “Flexity Link”<br />

Saarbrücke<br />

n


Bi<strong>di</strong>rezionale<br />

Apertura 2002<br />

23 km (Altchemnitz – Stollberg)<br />

10 Variobahn Stadler (lic. Bombar<strong>di</strong>er) Tramtreno<br />

su sede segregata ricavata dalla<br />

riconversione della tratta ferroviaria <strong>di</strong>smessa<br />

Mono<strong>di</strong>rezionale<br />

Chemnitz<br />

Tram-treno<br />

Chemnitz<br />

Chemnitz


CENTRO INTERUNIVERSITARIO DI RICERCA TRASPORTI<br />

Università degli Stu<strong>di</strong> <strong>di</strong> Genova<br />

Via all’Opera Pia 11 – 16145 Genova<br />

Tel. +39 010 353 2171 - Fax +39 010 353 2700<br />

Riccardo Genova<br />

+39 329 2106152<br />

riccardo.genova@unige.it<br />

www.crt.unige.it

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