ROTATORIE
Rotatorie moderne
un eccesso!
Generalità
• La rotatoria si sviluppa come sistema di gestione delle
intersezioni in alternativa alla semaforizzazione
– allontanando i punti di conflitto fra correnti veicolari
– il conflitto viene trasformato in confluenza fra correnti
veicolari
– ciascuna corrente veicolare nell’attraversamento del
nodo deve attraversare una successione di
intersezioni a precedenza “a T”
Generalità
• Per traffici bassi la rotatoria presenta una buona
soluzione per ridurre le velocità e quindi la pericolosità
delle intersezioni.
• I problemi delle rotatorie si hanno soprattutto con flussi
elevati e con distribuzioni asimmetriche delle correnti
veicolari
• Attualmente l’utilizzo delle rotatorie è molto diffuso ma,
soprattutto in Italia, manca la fase di valutazione delle
prestazioni (e l’analisi di possibili alternative)
Valutazione delle prestazioni
• Le intersezioni sono i nodi più critici di un sistema a rete
• Le correnti in conflitto generano ritardi e code
• La capacità e il livello di servizio dipendono da:
– tipo di regolazione e geometria del nodo
– entità/composizione dei flussi
– matrice O/D dei movimenti
Intersezioni complesse
• Distanza limitata tra gli attestamenti, forti interazioni
tra le correnti
• Code critiche che possono generare condizioni di
blocco
• Condizione necessaria al funzionamento è garantire
la stabilità interna (assenza di spill-back)
Le intersezioni “a rotatoria” sono intersezioni complesse
Intersezioni complesse
Semaforizzate
Non semaforizzate
Intersezioni complesse non semaforizzate
• I singoli nodi dell’intersezione sono molto vicini e sono
regolati a precedenza
teoria del “Gap Acceptance” valida per
tutte le intersezioni a precedenza
• Fondamentale è il comportamento degli utenti
Rotatorie non semaforizzate
• Anche le rotatorie sono intersezioni complesse
– I “Traffic Circles” (precedenza ai flussi entranti) si
bloccano per elevati valori di traffico (spill-back)
– La stabilità interna non è quindi sempre garantita se non
vi è una regolazione semaforica
– Ne segue la necessità di dare la precedenza all’anello per
garantire la stabilità
La rotatoria oggi
• E’ un’intersezione con i seguenti requisiti:
– Area centrale inaccessibile circondata da un anello
percorribile in senso anti-orario da correnti veicolari
provenienti da più entrate
– È provvista di specifica segnaletica che indica la
precedenza all’anello
Logica di funzionamento -1
• Il nuovo regime di precedenza permette di:
– Evitare o ridurre i fenomeni di blocco dell’anello
– Generare pochi punti di conflitto
– Semplificare i conflitti veicolari
• Attraversamenti e svolte si risolvono in manovre di
immissione, scambio corsia e uscita, favorite dalla
geometria circolare
– Ridurre le velocità dei veicoli in attraversamento
logica di funzionamento -2
• La precedenza all’anello tende a garantire che l’area
interna del nodo sia sempre stabile
• La rotatoria non dovrebbe essere considerata come una
successione di intersezioni “a T” indipendenti:
– Flussi veicolari elevati e/o molto sbilanciati richiedono uno
studio accurato che tenga conto di:
• Origine/destinazione dei flussi
• Caratteristiche geometriche
• Formazione di code sia agli ingressi sia nell’anello
(fenomeni di spill-back dovuti a “limited priority merging”)
Rotatorie moderne
Normativa Internazionale
• Il concetto moderno di rotatoria nasce in G. Bretagna
negli anni ’60
• Si diffonde quindi in Europa, Australia e USA
• Nelle Normative Nazionali si danno indicazioni su aspetti
geometrici e funzionali:
– Riferimenti per una corretta progettazione
– Riferimenti per il calcolo della capacità di ingresso a
garanzia di un adeguato livello di servizio
Normative sulle rotatorie
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1967: Nasce la “Modern Roundabout” in UK
1967: Prima normativa elvetica per le aree extraurbane
1973: Prima normativa elvetica per le aree urbane
1984: Prima normativa francese
1993: Normativa in Australia
2000: FHWA,“Roundabouts: Information Guide”, USA
2001: Bozza di normativa del CNR “Norme sulle caratteristiche
funzionali e geometriche delle intersezioni stradali”
Contenuti delle Normative
• Tipologie di rotonde
– Classificazione e ambito di utilizzo
• Caratteristiche tecniche
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Elementi geometrici
Elementi funzionali (calcolo della capacità e dei ritardi/code)
Elementi di segnaletica
Elementi di illuminazione
Elementi per la gestione del trasporto pubblico
Elementi per la tutela delle utenze deboli
Metodologia per la
progettazione di una
rotatoria
Normativa Svizzera
Classificazione delle rotatorie in
funzione delle dimensioni e
dell’ubicazione
• mini-rotatorie
• rotatorie con isola centrale semi-controllata
• rotatorie compatte urbane
Zone a velocità
limitata, priorità
alla sicurezza
• rotatoria urbana o extraurbana ad una
corsia
• rotatoria urbana o extraurbana a due corsie
Compromesso
tra sicurezza e
capacità
CETUR (F) – elementi geometrici
CNR – Elementi geometrici
CNR - elementi per una progettazione
di massima
Disposizione e allineamento degli assi
Situazione ideale
Sistemazione
da escludere
Sistemazione
da evitare
La Normativa inglese
consente un lieve
scostamento dalla
condizione ideale (facilita
le uscite e l’inserimento
dell’intersezione circolare)
Visibilità in sicurezza
In tutte le normative la visibilità
agli accessi deve essere garantita
a partire da 15m dalla linea di
dare precedenza
NB: l’osservatore è posto a
1m dal suolo
La visibilità
sull’anello deve
coprire la distanza di
arresto
Riduzione di velocità e sicurezza
Possibile nuova tipologia “Semi-two-lane roundabouts”
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Diametro tra 45 e 60 m. – circolare
Anello 8 m. (senza anello
sormontabile)
Nessuna segnaletica orizzontale
nell’anello
Ingressi a una corsia ove possibile
Solo 1 corsia in uscita
Ringresso 14-16m.; Ruscita 16-18m.
Isola di separazione necessaria
Cicli e pedoni protetti come nelle
rotatorie compatte
Valutazione delle prestazioni
• La valutazione delle prestazioni deve considerare tutti i
seguenti aspetti:
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–
–
–
Capacità e livello di servizio
Costi
Sicurezza
Tutela delle utenze deboli
• Un modello completo per la valutazione delle
prestazioni di una rotatoria dovrebbe contenere
– Elementi legati alla geometria della rotatoria
– Elementi legati alla regolazione “a precedenza”
• Modellazione del comportamento dell’utente
Elementi di geometria del nodo
• Il funzionamento dipende da:
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–
–
Diametro esterno
Velocità di progetto
Tipologia dei veicoli
Geometrie
• Raccordo anello-ramo di ingresso
• Raggi di manovra
• Deflessione delle traiettorie
• Visibilità, illuminazione e segnaletica
• Isola spartitraffico
Metodi di calcolo delle prestazioni
• Possibili approcci per il calcolo di capacità e ritardi
– metodi statistici o empirici
– metodi probabilistici (teoria del Gap-Acceptance)
– metodi simulativi
• Le Normative dei vari Paesi si rifanno a:
– metodo statistico
– metodo probabilistico
Approccio statistico
• Analisi di regressione tra flussi e parametri geometrici in
entrate congestionate
– diretta correlazione tra geometria e capacità
– richiede una grande quantità di dati
• Pregi
– diretta correlazione tra geometria e capacità
• Difetti
– metodo poco flessibile se le condizioni di traffico sono lontane
da quelle su cui si è costruita la regressione
– fattori significativi non hanno giustificazione teorica
Approccio probabilistico
• La relazione tra i flussi entrante e circolante si basa sulle sole
interazioni veicolo-veicolo
• La capacità di ingresso dipende da parametri microscopici
• Pregi
– offre base teorica alla valutazione della capacità
• Difetti:
– se flussi ridotti, la capacità è sopra-stimata; altrimenti è sottostimata
– utenti omogenei, consistenti e costanti nel tempo
Normative nazionali: metodi per la
valutazione delle prestazioni
• Approccio statistico:
– UK, (Kimber, 1980)
• suggerito in Norvegia e Rep. Ceka
– Francia (SETRA, CETUR, anni ‘80)
• suggerito in Italia
– Germania (Brilon, anni ‘90)
– Svizzera (Bovy, anni ‘80)
• Approccio probabilistico:
– Australia (Troutbeck, 1993)
– Svezia (Hagring)
– USA (HCM 2000)
Modelli di calcolo della capacità
(flusso entrante vs. flusso circolante)
Alcuni esempi di Normative.…
• Francia
• Svizzera
• USA
Francia, “Carrefours giratoires”
• Principi base:
– Il diametro esterno è il parametro geometrico di base
– L’intersezione deve essere facilmente interpretabile
• Circolare, no bretelle superflue né sovradimensionamenti
– Necessaria un’ottima percezione del tracciato
• Allineamento ingressi, segnaletica, no ostacoli ingombranti,
dimensionamento isole separatrici
– Necessaria una minima deflessione (R deflessione<100m.)
– Verifica della capacità
– Si può modificare e ridurre il diametro dell’isola centrale senza
pregiudicare le prestazioni del nodo
Francia, “Carrefours giratoires” –
verifica delle prestazioni funzionali
• Sicurezza e capacità: compromesso
• Verifica capacità:
– Se il flusso totale afferente:
• < 1500 Ae/h, non serve analisi di dettaglio
• >2000 Ae/h, necessario test di capacità (metodo manuale o
con “Girabase”)
– Se la riserva di capacità:
• >30%, sufficiente (se >80%, sovradimensionamento!)
• Tra 5 e 20%, attenzione ai ritardi e all’evoluzione delle code
• <5%, forti perturbazioni
– Allargare entrata,anello,isola di separazione; by-pass
Francia, “Carrefours giratoires” –
elementi geometrici significativi
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•
Isola centrale
Isole separatrici
Anello
Entrate
Uscite
By-pass
Francia, “Carrefours giratoires” –
ingressi in rotatoria
Approccio empirico: modello Setra
• La capacità di ciascun ingresso è funzione:
– Del flusso in uscita e del flusso nell’anello
– Di 3 parametri geometrici
• Larghezza dell’anello
• Larghezza dell’isola separatrice
• Larghezza della corsia di ingresso
• La capacità è definita per ogni ingresso
• Riferimento:
– “Capacité des carrefours giratoires interurbains, SETRA,
1987”
Approccio empirico: modello Setra -2
• Data una geometria, si verifica la capacità e il LOS
• Dati
– Traffico equivalente, matrice O/D, geometria
Capacità pratica, grado di saturazione, ritardi per ogni ingresso
C=f(Qc, Qu, SEP, ANN, ENT)
Capacità:
N° massimo di veicoli/h che possono
immettersi nell’ingresso data una
matrice O/D
Setra (F) – Tempi di attesa
Tempi di attesa in condizioni
lontane dalla saturazione
Qd=f(Qc, Qu)
Qe’=f(Qe, ENT)
SETRA - Elementi Geometrici
ANN = larghezza dell'anello
ENT = larghezza dell'ingresso
SEP = larghezza dell'isola spartitraffico
SETRA - formule
• Flusso di uscita:
– Qu'=Qu*((15-SEP)/15
(Qu'=0 se SEP>=15 metri)
• Flusso di disturbo:
– Qd=(Qc+2/3Qu') *(1-0,085(ANN-8))
• Capacità:
– K=(1330-0,7*Qd)*(1+0,1*(ENT-3,5))
• Flusso entrante:
– Qe'=Qe/(1+0,1*(ENT-3,5))
USA (HCM)
ca= capacità dell'accesso
va= fliusso sull'accesso
vc=flusso circolante sull'anello
USA (HCM)
• Analisi separata per ciascun accesso
• Parametri di base
– Follow up time tf
– Critical gap tc
• Capacità
USA (HCM)
Numerazione manovre
Esempio
Procedura
Calcolo dei volumi
Calcolo dei flussi sull’anello
Calcolo della capacità
Effetto della scelta dei parametri
Ritardo
Coda