TRAM O METROPOLITANA: UN DILEMMA DA APPROFONDIRE

UN ALGORITMO PER ANALIZZARE LA MUTUA CONVENIENZA DEI DUE SISTEMI.

– di Roberto Di Maria* –

Nella scelta dei sistemi di trasporto pubblico locale più adatti ad una particolare area urbana, i diversi modi sono spesso trattati in maniera conflittuale e competitiva, come se uno escluda automaticamente l’altro. È quanto è successo, ad esempio, in una realtà metropolitana di medie dimensioni, come quella di Palermo. In questa città, l’entrata in funzione del sistema di trasporto tranviario, a fine 2015, ha fornito l’occasione all’Amministrazione Comunale di proporre, sulle ali dell’indubbio successo di pubblico riscosso, la sua estensione con altre 7 linee distribuite in tutto il territorio urbano, e non solo tra centro e periferia. Questa scelta ha suscitato ampie discussioni nell’opinione pubblica, anche perché è stata considerata, di fatto, come l’accantonamento del progetto di Metropolitana Automatica Leggera (MAL) già previsto in appositi strumenti di pianificazione dei trasporti cittadini. Abbiamo quindi pensato di affrontare il confronto tra i due sistemi con argomentazioni fondate scientificamente, attraverso la simulazione del loro esercizio all’interno di un’area urbana.

La simulazione

Come dato iniziale, è necessario valutare la ripartizione modale tra i diversi sistemi: in tal senso, occorre innanzitutto considerare le possibili alternative modali per un percorso tra due punti posti ad una certa distanza. Per la generica relazione, si è operato il confronto dei risultati considerando la presenza contemporanea soltanto di due sistemi; gli scenari prefigurati sono stati quindi, per la scelta modale:

  1. automobile e metropolitana leggera automatica AGT
  2. automobile e tram LRT

La finalità è quella di verificare quale tra le due condizioni sia foriera di maggiori vantaggi in termini di beneficio complessivo, con particolare attenzione alla riduzione del traffico veicolare e dell’impatto complessivo sull’ambiente. Stabilite le voci che determinano il costo complessivo del trasporto per ogni modo, si verifica come esso cambi con il variare della distanza percorsa; quindi, attraverso un modello comportamentale, di tipo logit si è simulata la ripartizione modale tra i diversi sistemi. Effettuata la ripartizione modale, si è proceduto alla simulazione delle condizioni al contorno dell’ipotetica linea di trasporto, assegnando ad essa una opportuna distribuzione dei poli attrattivi e generativi. La simulazione parte da due ipotesi estreme, esemplificative degli stati limite di domanda nell’ambito del bacino di utenza:

  • Ipotesi 0: poli distribuiti equamente lungo la tratta, con una domanda di trasporto generata tra coppie o/d presenti all’interno del bacino di utenza sempre costante e pari alla media complessiva (fig. 1).
  • Ipotesi 1: poli generativi ed attrattivi distribuiti secondo leggi sinusoidali prefissate lungo la tratta, che abbiano Io sfasamento più favorevole all’accumulo dei viaggiatori lungo la linea (fig. 2).

L’ipotesi determina, a parità di lunghezza e di flusso chilometrico generato, il massimo di accumulo di passeggeri lungo la tratta. Ciò si verifica quando il coefficiente di correlazione di Pearson tra le due distribuzioni è pari a -1, ovvero per il massimo sfasamento e picco generativo posizionato a distanza dall’origine pari a un quarto della lunghezza complessiva della linea.

Una volta schematizzato l’algoritmo di simulazione, con l’ausilio di un foglio di calcolo si è stimato l’andamento dei flussi massimi considerando, a parità di fattori di costo e, quindi, di ripartizione dei flussi tra le coppie di sistemi ipotizzati (auto/tram auto/metro) la variazione dei fattori:

  • flusso generato per km di linea mediamente nell’ora di punta, diretto da un punto all’altro dello stesso bacino di utenza con tutti i modi possibili di trasporto: si sono stimati valori variabili tra 500 e 3.500 viaggiatori/h per km.
  • lunghezza della linea in km: si sono fissati valori variabili tra 2 e 30 km;
  • leggi di distribuzione della capacità generativa e della capacità attrattiva rispondenti alle ipotesi 0 ed 1.

La saturazione per i sistemi AGT ed LRT è stata fissata rispettivamente a 20.000 e 4.000 viaggiatori/h per direzione. I risultati ottenuti consentono di comprendere che il flusso massimo, sia nel caso di linea tranviaria che per la linea di metropolitana, è fortemente dipendente dal flusso generato per km di linea, ed aumenta con l’incremento della lunghezza e con la riduzione del coefficiente di correlazione tra le distribuzioni dei fattori di generazione ed attrazione. L’ipotesi di legge di distribuzione più sfavorevole, (ipotesi 1), ci fornisce i massimi valori di flusso.

I risultati

Dai dati ottenuti, si comprende come per flusso generato superiore a 2.500 spostamenti/km, una linea tranviaria di lunghezza medio-bassa (tra i 3 ed i 5 km) vada in crisi per eccesso di domanda. La situazione cambia, ed in maniera considerevole, se la distribuzione dei poli è uniforme lungo il tracciato (ipotesi 0): in tal caso, la lunghezza critica della linea, corrispondente al raggiungimento della saturazione, a parità di capacità generativa di flusso risulta praticamente raddoppiata.

La simulazione mostra inoltre, per quanto concerne il sistema AGT, maggiore capacità di adattamento a condizioni di maggiore capacità generativa di flusso delle aree attraversate. Le condizioni di saturazione, infatti, si raggiungono, anche nell’ipotesi 1, in pochi casi estremi che comunque non riguardano mai linee di lunghezza inferiore ai 15 km. Alla luce di queste prime valutazioni, occorre precisare che:

  1. oltre la capacità del sistema, che è un limite massimo per i flussi di traffico, occorre considerare, come limite minimo, il valore di traffico economicamente accettabile per la sopravvivenza del sistema;
  2. tra l’ipotesi 0 e l’ipotesi 1 possono essere presenti, in ambito urbano, tutte le possibili variabili, dipendenti dalla condizione socioeconomica, ancorché demografica, delle aree interessate.

Nei grafici esemplificativi in basoo si nota che, per valori bassi di flusso medio/km, prevale l’estensione dell’area relativa al sistema LRT (fig. 3), mentre per valori molto alti prevale nettamente l’area sottesa dalle curve rappresentative del sistema AGT (fig. 4).

Per valori intermedi, che abbiamo individuato in 2.500 spostamenti/km, le regioni di esistenza dei sistemi (fig.5) rappresentano una situazione di possibile convivenza o, a limite, scelta alternativa tra i due sistemi. In questo caso, è interessante rilevare che se il sistema LRT presenta lunghezze di saturazione (critiche) nell’ordine dei 4-5 km, è bene che un sistema AGT non scenda al di sotto di questi valori, che coinciderebbero con un tasso di riempimento troppo basso ai fini della redditività gestionale del servizio. Il che dimostra la netta distinzione dei campi di convenienza dei due sistemi, che rispondono ad intervalli di domanda di mobilità non sovrapponibili fra loro.

Conclusioni

Le valutazioni sopra accennate fanno comprendere come i sistemi tram e metropolitana, lungi dall’essere messi a confronto come competitivi, possono essere con successo considerati complementari: dagli esempi prima citati, è evidente come in aree urbane con le stesse caratteristiche di distribuzione del traffico, possono convivere linee relativamente corte di tram con linee più lunghe di metropolitana. Se le prime interscambiano alle estremità con le seconde, magari percorrendo ambiti urbani più periferici lasciando alla linea di metropolitana la parte centrale della città, si genera un sistema virtuoso che centra un risultato fondamentale: l’abbandono dell’auto privata da parte degli utenti.

Viceversa, la scelta di un sistema di trasporto insufficiente, per capacità, a recepire la domanda presente all’interno delle città, può comportare come effetto collaterale il mantenimento di un’elevata aliquota appannaggio dell’auto privata. Flusso, quest’ultimo, che dovrebbe incanalarsi lungo strade già in parte occupate proprio dal sistema tranviario LRT che, per garantire una velocità commerciale accettabile, deve circolare in sede esclusiva. Il risultato, al di là delle conseguenze sul flusso veicolare in superficie, sarebbe, a regime, la riduzione degli spostamenti complessivi da e per le aree interessate, con perdita di interesse verso le stesse. La conseguente perdita di attrattività avrebbe come conseguenza la riduzione delle attività lavorative ivi presenti: un effetto boomerang che comprometterebbe l’immagine del sistema tranviario come elemento di riqualificazione urbana.

In definitiva, una scelta alternativa netta fra sistema tranviario e sistema metropolitano è inopportuna ed infondata per le nette differenze tecniche e di prestazioni che caratterizzano i due sistemi; allo stesso modo appaiono del tutto distinti gli intervalli di domanda a cui i sistemi danno risposta ottimale. In ogni caso, la scelta, al di là delle considerazioni preconcette, non può prescindere da un’attenta conoscenza dell’ambito urbano da servire.

In tal senso, lo studio dei bacini di utenza attraversati è essenziale, e deve partire dalla stima del flusso generato all’interno del bacino di utenza di ogni tratta; l’indice di correlazione tra la distribuzione della generazione e quella dell’attrazione dei flussi è molto utile per valutare l’accostarsi alle ipotesi limite di accumulo degli utenti. Dalla stima di questi dati si può procedere alla progettazione del sistema più adatto, che può condurre, tratta per tratta, alla scelta dell’uno o dell’altro. In un sistema a rete, laddove le condizioni al contorno presentano situazioni diversificate, è corretto pensare alla convivenza di entrambi con funzione di complementarietà, determinando anche la lunghezza ottimale per ogni linea di trasporto.

* L’algoritmo è stato presentato all’VIII Convegno Sistema Tram del MIT

Fig. 1: condizione di generazione/attrazione costante (IPOTESI 0)

Fig. 2: condizione di massimo flusso c=-1, ∆k=1/2, k1=1/4 (IPOTESI 1)

Fig. 3: Campi di convenienza per F= 1.000 spostamenti/km

Fig. 4: Campi di convenienza per F= 3.500 spostamenti/km

Fig. 5: lunghezze critiche linee AGT-LRT