Corso | Ingegneria Civile |
Curriculum | PROGETTAZIONE STRUTTURALE E GEOTECNICA |
Orientamento | PS LM23 CIV STR,INFR,GEO 13-14 |
Anno Accademico | 2018/2019 |
Crediti | 9 |
Settore Scientifico Disciplinare | ICAR/05 |
Anno | Primo anno |
Unità temporale | Primo semestre |
Ore aula | 72 |
Attività formativa | Attività formative caratterizzanti |
Docente | MARIA NADIA POSTORINO |
Obiettivi | Il corso di Ingegneria dei sistemi di trasporto ha per oggetto lo studio del sistema di trasporto e del suo funzionamento derivante dall’interazione fra i diversi elementi che lo costituiscono. I sistemi di trasporto sono composti da numerosi elementi che si influenzano in modo diretto ed indiretto, spesso non lineare, con numerose interazioni e retroazioni. Il corso si propone di fornire gli strumenti di base per la simulazione e la progettazione funzionale del sistema dei trasporti attraverso la modellazione della domanda e offerta di trasporto e delle loro interazioni. |
Programma | Il concetto di sistema di trasporto – Il sottosistema di offerta e il sottosistema di domanda - La rappresentazione topologica dell’offerta di trasporto – Grafi – proprietà principali dei grafi – Generalità sulle funzioni di costo d’arco e rete di trasporto Il concetto di percorso – La matrice di incidenza archi-percorso – Forward star – Costi d’arco e di percorso - Funzioni di costo congestionate e non, separabili e non La domanda di trasporto – Variabilità spaziale e temporale – Area di studio e zonizzazione Centroidi interni ed esterni - La relazione domanda-costo e l’elasticità della domanda – il modello di domanda a stadi - Il concetto di flusso d’arco e di percorso - Variabili di stato: flussi d’arco e di percorso, costi d’arco e di percorso Teoria dell’utilità casuale – le ipotesi iniziali – utilità sistematica e residuo aleatorio – cause di errore – le variabili rilevanti –modelli deterministici e stocastici – la probabilità di scelta Il modello Logit – le proprietà principali del modello Logit – la stabilità della variabile di Gumble rispetto alla massimizzazione - Effetti dell’ipotesi di indipendenza dei residui sul calcolo delle probabilità di scelta – la proprietà IIA - Il modello Nested-Logit – il raggruppamento delle alternative simili - struttura dell’albero di scelta e individuazione dei parametri caratteristici – matrice varianza/covarianza per un modello Nested-Logit - Il modello Probit – caratteristiche generali – la struttura della matrice varianza-covarianza – Stima delle probabilità di scelta Probit – Metodo Montecarlo – generazione dei residui aleatori per l’applicazione del metodo Sottomodello di emissione degli spostamento – La stima del coefficiente medio di emissione – Approccio deterministico e stocastico – Specificazione di un modello stocastico di frequenza degli spostamenti - Sottomodello di distribuzione degli spostamenti – Le variabili rilevanti – modelli di tipo gravitazionale – modelli di tipo stocastico: approccio per zona e per destinazione elementare Sottomodello di scelta modale – le alternative di scelta – le variabili rilevanti – alternative indipendenti e dipendenti e identificazione del modello di scelta - variabili generiche e specifiche dell’alternativa - Sottomodello di scelta del percorso – costruzione dell’insieme di scelta - criteri di generazione delle alternative di percorso – la sovrapposizione dei percorsi in ambito urbano Modelli comportamentali di scelta del percorso – Modello logit e campo di applicazione - modello C-logit e Probit Interazione domanda/offerta – formalizzazione del modello di assegnazione – le ipotesi sulle funzioni di costo e sul modello di scelta del percorso - Classificazione dei modelli di assegnazione – modelli a domanda elastica e costanti – modelli di carico della rete - modelli di equilibrio e di processo dinamico - La ricerca dei percorsi di costo minimo su una rete di trasporto –condizione di Belmann e algoritmo di Dijkstra - Assegnazione di carico della rete con modello di scelta del percorso deterministico - algoritmo AoN - Assegnazione di carico della rete con modello di scelta del percorso stocastico - enumerazione implicita o esplicita dei percorsi – Modello di scelta del percorso Probit e algoritmo Montecarlo - Il problema dell’assegnazione di equilibrio – modelli di punto fisso - formalizzazione del Deterministic User Equilibrium (DUE) - Diseguaglianza variazionale e problema di ottimo equivalente – le condizioni per l’esistenza e l’unicità della soluzione DUE - Algoritmo di Frank-Wolfe per la soluzione di un problema DUE - Verifica della congruenza tra soluzione dell’algoritmo e problema DUE - Esempio applicativo dell’algoritmo di Frank-Wolfe ad un caso test - Formalizzazione dello Stochastic User Equilibrium (SUE) – condizioni di esistenza e unicità del problema SUE - Formulazione di un problema di ottimo equivalente per la soluzione di un problema SUE - Algoritmo MSA per la soluzione di un problema SUE - Verifica della congruenza tra soluzione dell’algoritmo e problema SUE Indagini campionarie di tipo RP e SP - I dati campionari – campionamento casuale semplice – schede di indagine e tipologia di indagine – dati di tipo RP e loro uso - Stima diretta della domanda - Stima campionaria della domanda – campionamento casuale semplice e stratificato – lo stimatore della domanda – limiti di confidenza - La calibrazione di un modello di domanda – la funzione di likelihood – il metodo della massima verosimiglianza per la stima dei parametri incogniti - l’algoritmo di gradiente - La validazione del modello di domanda – test formali e informali sui coefficienti – test di nullità dei parametri e statistiche di goodness-of-fit - La correzione della matrice da conteggi di flusso di traffico – Esplicitazione della matrice di assegnazione a partire dal modello di assegnazione - Formulazione del problema generale di correzione della domanda a partire da una domanda nota e dai conteggi di flusso di traffico - Stimatore GLS e algoritmo di gradiente proiettato per la soluzione del problema di correzione della matrice di domanda da conteggi di flussi di traffico - La scelta dei rami di conteggio – il criterio di copertura della matrice O/D - Indipendenza dei rami, flusso massimo e percentuale d’uso del ramo per una coppia O/D – Formulazione bi-livello per matrice di assegnazione incognita - Formulazione GLS – Passi principali dell’algoritmo risolutivo - Stima dei parametri incogniti del modello di domanda da conteggi di flussi di traffico - La costruzione della matrice di domanda – Identificazione delle sottomatrici di domanda interna-interna, di scambio e di attraversamento - Uso di dati campionari per la stima della domanda modale di scambio e attraversamento – il metodo della targa - Il processo di pianificazione territoriale – individuazione di obiettivi e vincoli – status quo e alternative di progetto – la fase di monitoraggio – Caratteristiche del sistema di trasporto collettivo – rappresentazione della rete per un sistema di trasporto collettivo – le reti per sistemi in sede propria e i servizi offerti – reti statiche e diacroniche – la rappresentazione del processo di scelta dell’utente per un sistema di trasporto collettivo – alberi di scelta e modelli di simulazione – cenni all’uso degli ipercammini – variabili rilevanti – costi non additivi per la definizione del costo di un ipercammino Livelli spaziale e temporale della pianificazione territoriale – Piani nazionali, regionali, locali – Pianificazione strategica, tattica, operativa - L’identificazione della soluzione progettuale rispetto al livello di pianificazione- Approccio di simulazione (what if) per la quantificazione di una soluzione progettuale - Approccio di progettazione (what to) e la generazione della soluzione – la funzione obiettivo - Le variabili di progetto (variabili di layout, di prestazione, di prezzo) – esplicitazione dei vincoli – alcuni esempi di funzione obiettivo (minimizzazione del costo totale sulla rete) - Effetti generati da una soluzione progettuale – l’individuazione degli effetti rilevanti e dei soggetti su cui ricadono – il ruolo del decisore pubblico - Effetti sugli utenti del sistema di trasporto – curva di domanda e variazione di surplus - Analisi benefici-costi – monetizzazione e compensazione degli effetti - Valore Attuale Netto (VAN) e Saggio Interno di Rendimento (SIR) - Analisi multicriterio – misura dei criteri (in scala normalizzata) per le diverse ipotesi progettuale – progetti dominati e non - Progetto ottimo (ideale) e misura di distanza dall’ottimo – metodi non compensatori: minimo accettabile, minimo desiderabile e target Esercitazione/Laboratorio Le fasi della pianificazione - l’individuazione del sistema territoriale e dell’area di studio - Individuazione delle zone di traffico utilizzando i dati delle particelle censuarie – i centroidi interni - Posizionamento dei centroidi esterni – Grafo del trasporto individuale e funzioni di costo per tipologia d’arco - Funzioni per archi stradali urbani ed extraurbani - la funzione di Doherty per intersezioni semaforizzate – esempi applicativi - Rappresentazione dell’offerta di trasporto collettivo – esempio applicativo - La matrice di domanda – Domanda interna, di scambio e di attraversamento - Esempi applicativi - Stima della domanda emessa da ogni zona di traffico - Stima delle percentuali di distribuzione – domanda origine/destinazione - Esempi applicativi di stima della domanda origine/destinazione per un caso test - Estrazione del grafo della rete di trasporto privato per un sistema reale – schema minimo di rete – costruzione della rete di trasporto collettivo - Esempi applicativi della costruzione del grafo dell’offerta di trasporto - Algoritmo di Djikstra per la ricerca del percorso di costo minimo – applicazione ad un caso test - Applicazione del modello di scelta modale ad un caso test – Esempi di assegnazione AoN e SNL ad una rete test - Esempio di calcolo delle percentuali di scelta del percorso su una rete test utilizzando un modello C-Logit - Esempio di assegnazione SNL-Probit su una rete test L’esame consiste in una prova scritta teorico-applicativa. Sono oggetto della prova scritta un congruo numero di quesiti inerenti i contenuti del corso, come indicato nel programma. L’obiettivo della prova è di valutare le conoscenze acquisite e la capacità di applicare tale conoscenza in ambito professionale utilizzando un approccio di sistema che permetta di unire alla progettazione funzionale del singolo elemento l’analisi della rete di trasporto e degli effetti prodotti. Dettaglio prova d’esame: La prova d'esame si articola in 3 quesiti ciascuno composto da 2-4 domande teoriche/pratiche del tutto analoghe a domande di un esame orale. Ai singoli quesiti non è assegnato alcun punteggio in particolare, perchè la valutazione dell'elaborato è complessiva. |
Testi docente | Oltre gli appunti delle lezioni, autonomamente redatti dagli studenti, per lo studio è consigliata la consultazione dei seguenti testi: Cascetta E. (2006) “Modelli per i Sistemi di Trasporto. Teoria ed applicazioni”, UTET, Italia. Di Gangi M., Postorino M.N. (2005) “Modelli e procedure per l'analisi dei sistemi di trasporto : esercizi ed applicazioni”, FrancoAngeli, Italia. Da consultare per ulteriori approfondimenti Postorino M.N. (2009). “Introduzione alla pianificazione del sistema di trasporto aereo”, FrancoAngeli. Cascetta E. (2001) “Transportation systems engineering: theory and methods”, Kluwer Academic Press, Dordrecht, The Netherlands. Di volta in volta, qualora ce ne sia necessità, saranno fornite apposite dispense. |
Erogazione tradizionale | Sì |
Erogazione a distanza | No |
Frequenza obbligatoria | Sì |
Valutazione prova scritta | Sì |
Valutazione prova orale | No |
Valutazione test attitudinale | No |
Valutazione progetto | No |
Valutazione tirocinio | No |
Valutazione in itinere | No |
Prova pratica | No |
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