I problemi di traffico stradale sono frequentemente noti agli utenti delle grandi città e durante gli spostamenti nei periodi con flussi intensi. Le numerose soluzioni disponibili per migliorare la qualità delle condizioni di circolazione e mitigare gli impatti sull’ambiente, compatibilmente con i requisiti di sicurezza e l’esigenza di assicurare un adeguato livello di accessibilità del territorio, richiedono spesso competenze trasversali. In questo contesto, l’insegnamento offerto ai diversi corsi di Laurea in Ingegneria ha l’obiettivo di fornire i principali metodi per descrivere il fenomeno del traffico, con tecniche di osservazione specifiche, e per lo sviluppo di strumenti di simulazione a supporto della regolazione del sistema nei diversi scenari di analisi. I contenuti dell’insegnamento, tradizionalmente inquadrati nelle attività di Ingegneria Civile per lo sviluppo e la gestione delle infrastrutture e degli impianti per il trasporto di persone e merci, sono affrontati anche nell’ottica della sostenibilità ambientale e con l’utilizzo di soluzioni informatiche. Coerentemente con gli obiettivi formativi dei Corsi di Laurea in Ingegneria, l’approccio proposto si avvale di tecniche quantitative, offrendo le basi teoriche e gli strumenti numerici per applicare a casi reali i metodi di osservazione, simulazione e gestione dei flussi di veicoli con il supporto delle nuove tecnologie. Le tecniche modellistiche sono presentate attraverso applicazioni numeriche, sviluppate con strumenti di simulazione del traffico - disponibili in laboratorio informatico e adottati in ambito professionale - e l’analisi di alcuni casi pratici, utili a consolidare le competenze nel settore dell’ingegneria del traffico e dei trasporti.

L’ambito di applicazione prevalente delle tecniche studiate è il sistema di trasporto stradale, con esempi di soluzioni specifiche per tronchi autostradali e intersezioni semaforizzate, ed estensioni possibili ad altri servizi per la mobilità e i trasporti. Gli scenari tipici di analisi considerano diverse condizioni di deflusso per identificare e simulare le situazioni critiche di traffico per gli utenti e per l’ambiente, stimare la qualità delle condizioni di circolazione e definire adeguate azioni di regolazione per i veicoli. Lo studio dei modelli di traffico si estende con la stima dell’energia consumata dai veicoli e delle emissioni di inquinanti dovute al traffico, ed è affiancato da applicazioni che possono essere condotte a diverse scale territoriali, da situazioni locali, quali intersezioni o arterie stradali, fino ad ampie reti in aree urbane o regionali. Fra le possibili applicazioni, sono trattate le analisi di robustezza delle reti di trasporto negli scenari con eventi che ne possono degradare le prestazioni, quali le inondazioni, con impatti sull’accessibilità del territorio. Al termine dell’insegnamento gli studenti saranno in grado: • applicare le tecniche per l’osservazione della circolazione stradale, anche con il supporto delle nuove tecnologie; • analizzare la qualità delle condizioni di deflusso in alcuni scenari stradali tipici (tronchi stradali, intersezioni, arterie) mediante tecniche analitiche e grafiche; • costruire modelli di micro-simulazione del traffico di intersezioni semaforizzate per analizzarne la qualità delle condizioni di circolazione e l’impatto emissivo in scenari alternativi; • formulare possibili azioni di regolazione del traffico stradale adeguate ai requisiti di progetto, anche in relazione a problematiche di sicurezza e di miglioramento delle condizioni ambientali; • definire un modello matematico per la verifica e progettazione funzionale degli elementi di una semplice rete di trasporto in presenza di congestione, • applicare gli strumenti di simulazione per analisi di rete e di accessibilità territoriali, in situazioni ordinarie o di degrado delle prestazioni nei collegamenti stradali.

Conoscenza degli elementi di base dell’analisi matematica. E’ auspicabile che si abbiano nozioni di base su probabilità, statistica e informatica.

L’insegnamento è organizzato in 2 moduli: 1- Tecnica del deflusso veicolare (42 h) Tecniche per l'analisi dei flussi di traffico lungo gli archi. Variabili per la rappresentazione del traffico stradale. Tecniche per l'analisi dei flussi di traffico ai nodi. La qualità e la sicurezza della circolazione nelle intersezioni e i sistemi a coda, con applicazioni a vari casi (intersezioni semaforizzare, autostrade, terminali) (12 h) Applicazioni di tecnologie dell’ambito ICT per la regolazione semaforica delle intersezioni: dai sistemi a selezione di piano ai sistemi di controllo adattativo del traffico. (10 h) Metodi di simulazione del traffico: il modello della rete stradale e i dati di domanda. Scenari, esperimenti, osservazioni statistiche. Tecniche di osservazione e misura del traffico. Il modello dei sistemi di regolazione nel simulatore Aimsun. (12 h) Modelli analitici per la rappresentazione dei flussi di traffico. Tecniche di stima dei consumi di energia dei veicoli e delle emissioni di sostanze inquinanti da traffico. (9 h) 2- Analisi delle reti di trasporto (18 h) Elementi del sistema dei trasporti e strumenti per le analisi delle prestazioni. Modelli di offerta per le reti di trasporto. Grafi e funzioni di costo per reti urbane ed extraurbane (6 h). Modelli per la descrizione della domanda di mobilità. Tecniche di assegnazione del traffico a rete congestionata, configurazione di equilibrio, di ottimo di sistema e indicatori di prestazione (6 h). Stima delle emissioni da traffico stradale. Algoritmi di percorso minimo, con esempi di utilizzo per i veicoli. Applicazioni dei modelli di rete per analisi di accessibilità del territorio e di robustezza, in condizioni di degrado della viabilità (6 h).

Ad integrazione delle lezioni, sono proposte esercitazioni numeriche per circa un terzo delle ore complessive. Le applicazioni hanno l’obiettivo formativo di consolidare la comprensione delle tecniche per l'analisi e la regolazione del deflusso veicolare e sono svolte dagli studenti organizzati in gruppi. I casi più semplici sono risolti mediante fogli di calcolo, mentre le analisi del traffico in scenari più articolati per le intersezioni semaforizzate sono condotte con il supporto di un simulatore di traffico diffuso nel settore (Aimsun) e disponibile nei laboratori informatici Durante le esercitazioni di laboratorio gli studenti sviluppano un elaborato progettuale in gruppo che si focalizza su di un’intersezione urbana semaforizzata assegnata, per la quale si effettua l’osservazione, la simulazione microscopica del traffico, l’analisi delle prestazioni con riferimento anche agli impatti ambientali, mediante comparazione di azioni alternative di regolazione.

I capitoli dei libri utili allo studio della materia saranno indicati durante le lezioni e pubblicati nel portale della didattica, dove sarà possibile recuperare anche tutto il materiale usato per l’insegnamento (slide delle lezioni, esercizi svolti, guide all’uso del simulatore di traffico).

Slides; Libro di testo; Esercizi risolti; Esercitazioni di laboratorio; Strumenti di simulazione; Strumenti di collaborazione tra studenti;

Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Elaborato progettuale in gruppo;

Exam: Compulsory oral exam; Group project;

... La prova d’esame, oltre a verificare la conoscenza e la comprensione degli argomenti trattati, si pone l’obiettivo di verificare le capacità acquisite (descritte in “Risultati di apprendimento attesi”) anche in occasione delle esercitazioni. Le domande, infatti, comprendono elementi descrittivi e la discussione di alcune tecniche di analisi dei flussi veicolari e di regolazione, studiate e applicate durante le attività didattiche dell’insegnamento. La valutazione della prova orale è integrata da quella dell’elaborato progettuale di gruppo, sviluppato durante le esercitazioni e consegnato prima dell’esame. Agli studenti che hanno partecipato alle esercitazioni e consegnato l’elaborato progettuale di gruppo è assegnato un voto che pesa nel voto complessivo per 1/3. L’esame orale potrà essere sostenuto solo in caso di valutazione positiva dell’elaborato di gruppo con un voto di almeno 6/10.

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.