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08 December 2021 The on-line newspaper devoted to the world of transports 12:47 GMT+1



Ministero dei Trasporti e della Navigazione

Servizio di Pianificazione e Programmazione

I Quaderni del Piano Generale dei Trasporti
(luglio 1999)

La ricerca sui trasporti e il ruolo dell’intervento pubblico



1. Le motivazioni e gli obiettivi del finanziamento pubblico della ricerca

1.1. La ricerca sui trasporti e gli obiettivi del PGT

1.2. Le motivazioni del finanziamento pubblico della ricerca

1.3. La ricerca sui trasporti nello scenario internazionale

2. Una proposta di riorganizzazione della ricerca in Italia

2.1. Le esperienze più significative

2.2. Una nuova organizzazione della ricerca

2.3. Il meccanismo di finanziamento

3. Alcuni temi di ricerca per l’attuazione del PGT

3.1. Metodi, strumenti e procedure per la pianificazione strategica dei sistemi di trasporto

3.2. Metodi e strumenti per l’analisi dei mercati e l’organizzazione delle aziende di trasporto

3.3. Analisi dei sistemi di trasporto delle merci e della logistica

3.4. Metodi e applicazioni per il trasporto urbano e metropolitano

3.5. Tecnologie di navigazione e sorveglianza e sistemi telematici per il controllo e l’informazione

3.6. Tecnologie dei veicoli, dei propulsori e dei carburanti

3.7. La ricerca per il miglioramento della sicurezza stradale

3.8. L’innovazione delle infrastrutture di trasporto

 

 

1. Le motivazioni e gli obiettivi del finanziamento pubblico della ricerca

1.1 La ricerca sui trasporti e gli obiettivi del PGT

I nuovi indirizzi di politica dei trasporti contenuti nelle linee guida del PGT rafforzano e motivano l’investimento pubblico nelle ricerca sui trasporti in quanto individuano modelli organizzativi, procedure di programmazione degli interventi e fabbisogni di nuove tecnologie che richiedono un’ampia base di studi e di conoscenze. Conoscenze che, per la complessità e articolazione del "Sistema Trasporti", spaziano in aree disciplinari molto diverse: studio di metodologie per la pianificazione e la gestione dei sistemi di trasporto, analisi e regolazione dei mercati, ricerca tecnologica nel campo dei veicoli, delle infrastrutture, degli equipaggiamenti ausiliari, dei sistemi telematici.

1.2 Le motivazioni del finanziamento pubblico della ricerca

La ricerca sui trasporti non può essere affidata esclusivamente all’iniziativa privata né a programmi disarticolati di finanziamento pubblico. Da un lato, infatti, molti temi di ricerca hanno un prevalente o esclusivo interesse pubblico (basti pensare agli aspetti ambientali, alla sicurezza, alla pianificazione e gestione dei sistemi di trasporto, ecc.). Dall’altro si rivela opportuno finanziare la ricerca tecnologica in quei settori con possibili ricadute positive sulla collettività (ad esempio efficienza energetica e ambientale) ma con un rischio imprenditoriale troppo elevato. In tutti i casi fortemente auspicabile pensare a programmi integrati di finanziamento della ricerca per conseguire sinergie sui risultati e accumulazione di conoscenze.

1.3 La ricerca sui trasporti nello scenario internazionale

Le esigenze del finanziamento pubblico della ricerca nei trasporti sono già da tempo state individuate in tutte le nazioni sviluppate e ingenti risorse sono state allocate in piani pluriennali per lo sviluppo di metodologie e strumenti per la pianificazione e la gestione dei sistemi di trasporto, nonché per la progettazione e la realizzazione di nuove tecnologie sia per quanto riguarda i veicoli e le infrastrutture, sia per quanto riguarda i sistemi di controllo.

Negli USA con il Transportation Equity Act – 21 sono stati stanziati dal governo federale 3.305 milioni di dollari per il periodo 1998-2003 per la ricerca sui trasporti. In Europa il IV Programma Quadro partito nel 1994 ha previsto 10.686 MECU di finanziamenti per gli anni 1995 – 1998, di cui una quota rilevante, pari a quasi il 10%, ha riguardato il settore dei trasporti. Sta partendo il V Programma Quadro che nel suo complesso prevede circa 12.000 MECU e ancora una volta una quota non marginale sarà destinata alla ricerca sui trasporti. Generalmente, nel contesto internazionale, il finanziamento avviene attraverso organismi di varia natura istituzionale, comunque in grado di garantire continuità di indirizzo e controllo. Il modello predominante quello di realizzare istituti pubblici, o comunque sostenuti da finanziamenti pubblici, che svolgono ricerca in proprio, oltre a gestire progetti di ricerca aperti all’esterno (Università, Aziende, ecc.). Nella tabella 1 si riportano alcuni dati significativi riguardanti i più importanti centri di ricerca internazionali non universitari sui trasporti.

 

Tabella 1

Paese

Centro

Stato Giuridico

Settori di ricerca

Organico

Francia

INRETS-Institut National de recherche sur le Transports et leur Sécurité

IP

valutazioni socio-economiche e DSS

energia e ambiente

sistemi di trasporto intelligenti (ITS)

sicurezza e miglioramento della qualità del trasporto

tecnologie a supporto dello sviluppo dei trasporti

400

Francia

CERTU – Centre d’Etudes sur les reseaux, les Transports, l’Urbanisme et les Constructions Publiques

IP

valutazioni socio-economiche e DSS

sicurezza nel trasporto stradale

telematica e interazioni trasporti – ambiente

modelli di pianificazione e controllo del traffico urbano

170

Germania

BASt - Bunderstalt fur Strassenwesen

IF

pavimentazioni autostradali e ponti

gestione e controllo del traffico

infrastrutture e miglioramento della sicurezza

impatto ambientale, ottimizzazione delle autostrade

400

Germania

ISL – Institute of Shipping and Logistics

FI

trasporto marittimo

gestione e controllo del traffico

telematica applicata al trasporto marittimo

50

Gran Bretagna

TRL – Transport Research Laboratory

OP

modellazione e controllo del traffico urbano

sicurezza del trasporto stradale e impatto ambientale

infrastrutture e telematica applicata ai trasporti

pianificazione dei trasporti e migl. della qualità del trasporto

300

Svezia

VTI – Swedish Road and Transport Research Institute

IP

gestione e controllo del traffico e

modelli di pianificazione e sicurezza nel trasporto stradale

trasporto ferroviario e aereo

infrastrutture e telematica applicata ai trasporti

200

Norvegia

TOI – Institute of Transport Economics – Norvegian Centre for Transport Research

IP

valutazioni socio-economiche e DSS

trasporti e ambiente

gestione e controllo del traffico;

modelli di pianificazione e di sviluppo regionale

problemi di sicurezza nel trasporto stradale

trasporto aereo

97

Stati Uniti

Volpe Center

IF

modelli di ricerca operativa per i sistemi di trasporti

modelli di pianificazione e previsione della domanda

impatto ambientale

sicurezza nel trasporto aereo, stradale e ferroviario

trasporto ferroviario, marittimo e aereo

infrastrutture e telematica applicata ai trasporti

500

Taiwan

IOT – Intitute of Transportation

IP

gestione e controllo del traffico

modelli di pianificazione dei sistemi di trasporto

problemi di sicurezza nei diversi modi di trasporti

trasporto ferroviario, marittimo e aereo

infrastrutture e telematica applicata ai trasporti

140

Canada

CSTT – Centre for Surface Transportation Technology

IP

pavimentazioni autostradali e ponti

modelli di interazione ruota-rotaia

monitoraggio dell’infrastruttura ferroviaria

miglioramento della sicurezza autostradale

dinamica del veicolo

50

Canada

TDC – Transportation Development Centre

IP

trasporto stradale, ferroviario, marittimo, aereo

sicurezza nei diversi modi di trasporto

trasporto di merci pericolose

telematica applicata ai trasporti e intermodalità

30

Messico

IMT – Instituto Mexicano del Transporte

IP

pavimentazioni autostradali e ponti

mantenimento delle infrastrutture

miglioramento della sicurezza autostradale

ottimizzazione energetica nel trasporto stradale

logistica

n.d.


LEGENDA:
IP: Istituto Pubblico
FI: Fondazione Indipendente
IF: Istituto di ricerca Federale
OP: Organizzazione Privata

 

Va sottolineato che tipicamente tra le finalità di queste strutture rientra non solo l’organizzazione e lo svolgimento di attività di ricerca e sviluppo, ma anche la diffusione e il trasferimento tecnologico dei risultati della ricerca. Incoraggiano, inoltre, la cooperazione fra organismi governativi, industrie e mondo accademico, ai fini del miglioramento sia delle imprese che delle agenzie governative nazionali operanti nel settore. Infine, attraverso l’organizzazione di corsi altamente specialistici, contribuiscono alla formazione nel campo della ricerca sui trasporti.

 

2. Una proposta di organizzazione della ricerca in Italia

2.1 Le esperienze più significative

Nel nostro Paese, il contributo pubblico alla ricerca sui trasporti si prevalentemente concretizzato, fino agli inizi degli anni 80, con la erogazione di contributi all’industria, destinati prevalentemente al finanziamento della ricerca applicata nel campo della produzione di veicoli e materiali per il trasporto. All'inizio degli anni 80 veniva impresso un impulso alla ricerca nel settore attraverso l'avvio del primo Progetto Finalizzato Trasporti (PFT) del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR).

Il programma stato sviluppato dal 1982 al 1987, con un finanziamento pubblico complessivo di 185.4 Mld di lire correnti. I risultati ottenuti nel campo delle metodologie e delle applicazioni tecnologiche con il PFT1, hanno dato luogo alla decisione politica di proseguire, con un secondo Progetto Finalizzato Trasporti (PFT2), avviato nel 1992 e terminato alla fine dello scorso anno, per il quale erano stati stanziati circa 292 Mld di contributo pubblico poi ridotti a 165 Mld di lire correnti per sei sottoprogetti. Tale esperienza, ancorché positiva, stata portata avanti con non pochi problemi, essenzialmente dovuti ai tagli verificatisi nel tempo, e al cronico ritardo nell’erogazione dei finanziamenti.

Si può, quindi, affermare che il contributo più significativo e efficace allo sviluppo della ricerca sui trasporti nell'ultimo ventennio stato impartito dai due PFT del CNR i quali, in assenza di una struttura permanente di ricerca nel settore, hanno contribuito a colmare questa grave lacuna. Essi hanno consentito la creazione di una comunità tecnico-scientifica e di una rete di soggetti di ricerca, come testimoniato da numerose pubblicazioni e, soprattutto, dal pieno riconoscimento della comunità scientifica internazionale. Poiché, però, i Progetti Finalizzati del CNR sono però praticamente conclusi (il PFT2 si chiude formalmente entro il corrente anno) né il CNR prevede di attivarne di nuovi, indispensabile prevedere nuove forme di organizzazione della ricerca che non disperdano, ma semmai arrichiscano il patrimonio di conoscenze e esperienze di ricerca acquisite.

2.2 Una nuova organizzazione della ricerca

E’ opportuno, quindi, proseguire l’azione di sostegno pubblico alla ricerca nel settore attraverso un diverso assetto organizzativo basato su una struttura permanente di ricerca che sia in grado di percepire i mutamenti nel contesto generale sin dalla loro fase iniziale e abbia un grado di flessibilità che le consenta di adeguare l'attività di ricerca alle esigenze che si vanno via via manifestando. In tale ottica da escludersi l’affidamento diretto di contratti di ricerca perché mancherebbero il coordinamento, la capacità di accumulazione delle conoscenze nonché le capacità autonome di elaborazione e di analisi proprie di una struttura di ricerca organizzata.

Il modello che si propone di un Centro Nazionale di Ricerca sui Trasporti (CNRT) di dimensioni contenute che rivolga l'attenzione prevalente all’analisi dei sistemi di trasporto in tutte le sue componenti in relazione alle diverse vocazioni del territorio nazionale. Gli strumenti operativi principali del Centro (articolato, eventualmente, anche su più sedi) dovrebbero essere l’attività di ricerca svolta direttamente nell’ambito dei finanziamenti strutturali o di contratti di ricerca specifici, e la gestione di contratti di ricerca su temi specifici da affidare con meccanismi concorsuali ad Unità di ricerca esterne, (Università, Istituti di ricerca pubblici e privati, aziende di gestione, industrie etc.) in modo di mettere a frutto e consolidare la rete di organismi di ricerca del settore sviluppata con i Progetti Finalizzati Trasporti.

Il Centro, oltre alle funzioni normalmente svolte da una struttura di ricerca, sviluppo, e diffusione delle conoscenze su temi di interesse generale, potrà svolgere funzioni di servizio e consulenza per le Amministrazioni pubbliche, particolarmente su temi di specifico interesse dei Ministeri che finanziano la ricerca e che quindi necessitano di strumenti di analisi complessi, collegati agli sviluppi della ricerca teorica e applicata. Il Centro potrà anche svolgere funzioni di monitoraggio delle iniziative di ricerca nel settore dei trasporti, attraverso la interazione con sistemi informativi e strutture di ricerca operanti in ambito sia nazionale che internazionale. Infine, potrà essere svolta un'azione di promozione e coordinamento della partecipazione italiana alla elaborazione della Normativa comunitaria e ai programmi di ricerca della U.E in materia di trasporti. Naturalmente, le funzioni prefigurate potranno subire variazioni e estensioni, al fine di adeguarle ai processi evolutivi del settore e alle conseguenti modifiche nella domanda di ricerca.

Dal punto di vista istituzionale necessario che il Centro sia in possesso della massima autonomia e flessibilità e che sia sotto il controllo di soggetti pubblici sia per motivi di imparzialità, sia per il peso prevalente delle ricadute della ricerca sulla collettività. Sulla base dei modelli organizzativi operanti nel settore della ricerca pubblica sui trasporti in altri Paesi, si possono immaginare due soluzioni organizzative diverse e alternative. La prima alternativa un Centro di Ricerca interno al Ministero dei Trasporti e della Navigazione (o al costituendo Ministero delle Infrastrutture). Essa, però, richiederebbe una organizzazione ex novo del Centro, competenze non facili da reperire per gestire ricerche multidisciplinari (trasportistiche, economiche, tecnologiche), tempi di avvio lunghi, necessità di modificare la struttura burocratica del Ministero. Questa soluzione appare, pertanto, di difficile attuazione. La seconda alternativa prevede un Centro sviluppato sulla base di un accordo di programma con il CNR, soggetto istituzionale deputato alla ricerca, con esperienza pluriennale derivantegli dai due Progetti Finalizzati Trasporti. Questo accordo potrebbe prevedere diverse forme organizzative: Istituto del CNR o Società per azioni; in questo secondo caso sarebbe possibile coinvolgere soggetti privati in modo da avere presenti nella compagine sociale i contributi degli operatori del settore (gestori, produttori, ecc.) sia per trasferire risultati della ricerca sia per ricevere stimoli su tematiche specifiche. Questi obiettivi, nel complesso, possono essere raggiunti immaginando una compagine sociale che veda coinvolto il settore pubblico (Ministeri dei Trasporti, dei Lavori Pubblici, dell'Ambiente, della Università e della Ricerca Scientifica, CNR, ecc.) e il settore privato (Rappresentanti dei gestori dei servizi, dei produttori delle tecnologie ecc.).

2.3 Il meccanismo di finanziamento

Il CNRT dovrebbe disporre di una massa critica di finanziamento pubblico continua e programmabile attraverso un meccanismo automatico. A questo scopo potrebbe essere destinata un'aliquota rilevante dell'1% "degli stanziamenti relativi agli investimenti nei settori dei trasporti, aereo, marittimo e terrestre" previsto dall'art. 30 della Legge n. 144 del 17/5/99 per finanziare "attività di studio, consulenza e di ricerca di base e tecnologica". Altri finanziamenti sarebbero acquisibili sul mercato della ricerca nazionale e internazionale, nonché attraverso convenzioni con istituzioni, in particolare i Ministeri, su tematiche specifiche.

In tale ottica, con la quota di finanziamento pubblico, che comunque rimane ben al di sotto di quelle comunemente adottate sia in dai Paesi aderenti alla U.E. che nel nord America, potrebbe fungere da catalizzatore di altri finanziamenti sia U.E. che di privati su progetti mirati. Si potrebbero, inoltre, avviare partnership internazionali (specie in ambito U.E.) per produrre sia ricerca di base di tipo intersettoriale sia ricerca specifica avanzata. Si , infine, del parere che, una volta a regime, il CNRT potrebbe contare anche di una non trascurabile quota di autofinanziamento proveniente dai brevetti e dalle royalties che potrebbero derivargli dai prodotti di ricerca, come peraltro accade in molte strutture di ricerca sia pubbliche (Università, Centri di ricerca stranieri) che private.

 

3. Alcuni temi di ricerca per l’attuazione del PGT

I possibili temi della ricerca sui trasporti sono molto numerosi e comunque soggetti a variazioni e ampliamenti in ragione del mutare delle circostanze e delle esigenze. Non questa la sede per un elenco esaustivo dei temi della ricerca pubblica sui trasporti, né per la individuazione delle priorità di finanziamento. Nel seguito si riporta una rassegna delle classi di tematiche più direttamente connesse al nuovo PGT e alle azioni in esso proposte.

3.1 Metodi, strumenti e procedure per la pianificazione strategica dei sistemi di trasporto

La principale sfida, che impegnerà coloro che sono coinvolti nei processi decisionali di realizzazione d’interventi di lungo periodo sui sistemi e le infrastrutture di trasporto, quella di realizzare non solo l’obiettivo di ridurre il costo generalizzato degli spostamenti e migliorare l’accessibilità delle aree di intervento, minimizzando gli impatti che la costruzione e la presenza delle infrastrutture ha sull’ambiente preesistente, ma anche l’obiettivo di contribuire al miglioramento delle condizioni ambientali e di sicurezza, muovendosi in due direzioni:

  • realizzare sistemi di trasporti che favoriscano l’uso delle modalità che hanno minore impatto sull’ambiente e maggiori standard di sicurezza;
  • approfittare della realizzazione delle nuove opere per la riqualificazione ambientale (urbanistica, architettonica, naturalistica, paesaggistica) dell’area di intervento.

Le attività a tal fine richieste sono molteplici e tra queste va qui richiamata la redazione di studi di fattibilità e più in generale la redazione e applicazione di piani strategici di intervento sul territorio e sulle reti di trasporto alle diverse scale territoriali (nazionale, regionale, comprensoriale, urbana). L’esecuzione corretta e efficace di tale attività richiede strumenti di supporto all’analisi propedeutica e alla progettazione degli interventi previsti e manuali indicanti procedure e metodi da applicare.

Nonostante i progressi che in tempi recenti hanno caratterizzato la cultura nel settore dei trasporti in Italia, si rendono necessari ulteriori sviluppi nel campo dei metodi, dei modelli e degli strumenti di supporto per la progettazione dei sistemi di trasporto e nel campo delle procedure di pianificazione trasportistica. Il contributo della ricerca a queste attività può essere articolato in due filoni : uno di tipo metodologico e uno a carattere applicativo. Alcuni temi della ricerca metodologica sono i meccanismi comportamentali della domanda; la analisi e la simulazione dei sistemi di offerta; i sistemi di supporto alle decisioni e le tecniche per la valutazione degli interventi.

Tema della ricerca applicata può essere, tra gli altri, la definizione di linee guida e la redazione di manuali di intervento.

3.1.1. Valutazione strategica dell’evoluzione del settore

La ricerca strategica sta assumendo un ruolo sempre più importante nel settore dei trasporti. A testimonianza di questo sono sia i numerosi progetti che l’UE sta finanziando (DG VII), sia gli studi di assessment sui trasporti condotti negli USA, in Francia, in Olanda e in Inghilterra.

Per indirizzare l’evoluzione del settore verso obiettivi compatibili con scenari di sviluppo sostenibile opportuno sviluppare metodi e strumenti sia per la generazione di scenari in orizzonti temporali di medio-lungo periodo, sia per la valutazione degli impatti dell’innovazione tecnologica, delle politiche di trasporto e dei sistemi di trasporto medesimi.

I metodi e le procedure sviluppate dovranno quindi trovare applicazione per la definizione, in stretta collaborazione con i decisori, delle politiche tecnologiche e dei trasporti.

3.1.2 Analisi dei meccanismi comportamentali e scenari evolutivi della domanda di trasporto

Gli attuali livelli di conoscenza della domanda di mobilità delle persone e delle merci risultano eterogenei e in generale insufficienti. Manca comunque una conoscenza omogenea e completa delle diverse componenti della domanda viaggiatori e merci alla scala nazionale, regionale, comprensoriale e locale.

Per quanto concerne la mobilità delle persone, negli ultimi decenni sono stati compiuti progressi sostanziali nella conoscenza delle caratteristiche e nella modellizzazione degli spostamenti alla scala urbana e metropolitana; minore impulso hanno invece ricevuto le ricerche sulla mobilità alla media e lunga distanza.

In ogni caso va tenuto presente che fenomeni sociali quali i nuovi modelli comportamentali dei giovani, l’immigrazione extracomunitaria e l’incremento percentuale della terza età sono destinati a cambiare le caratteristiche della mobilità in modo consistente. Inoltre, la diffusione dei sistemi di informazione e controllo del traffico e di sistemi di trasporto innovativi destinata a modificare il comportamento degli utenti e quindi l’utilizzazione delle infrastrutture.

Per quanto concerne il trasporto delle merci, solo di recente sono state avviate ricerche sistematiche sulla natura delle merci trasportate e sull’articolazione spaziale, temporale e modale del trasporto. Un campo di particolare interesse lo studio delle interazioni tra le scelte di trasporto e in particolare il modo di trasporto e le scelte logistiche su frequenza e dimensioni dello spedito, aree di stoccaggio etc. Il trasporto delle merci nelle aree urbane, che interessa i territori più densamente abitati e in genere effettuato su reti congestionate, costituisce un settore ancora scarsamente esplorato.

3.1.3 Analisi e simulazione delle interazioni trasporti–territorio-ambiente

Tanto per il trasporto passeggeri, quanto per il trasporto delle merci, fino ad oggi l’attenzione stata posta prevalentemente sugli aspetti interni al sistema. Spesso il sistema economico e gli assetti territoriali sono stati considerati quali variabili esterne e predefinite. Solo di recente sono state avviate, e quindi vanno sviluppate, ricerche sistematiche sui problemi delle interazioni con l’ambiente e il territorio, in termini generali di consumo di risorse naturali, e in particolare di inquinamento atmosferico e acustico; ricerche sono state avviate anche sugli effetti strutturanti che il sistema dei trasporti esercita sul territorio e sul sistema di attività in esso insediato. Si sono anche avviate ricerche su analisi empiriche e modelli di interazione trasporto–territorio–ambiente sia a scala urbana che metropolitana che regionale.

3.1.4 Analisi e progettazione dei sistemi di offerta di trasporto

Nel contesto dei metodi per l’analisi e la progettazione degli interventi sui sistemi di trasporto necessario superare l’approccio tradizionale alla modellizzazione dei sistemi di offerta, che sostanzialmente di tipo statico, a favore di un approccio di tipo dinamico, orientato cio alla modellizzazione della propagazione dei flussi sulle reti; ciò consente una migliore conoscenza della evoluzione nello spazio e nel tempo dei livelli operativi interni del sistema dei trasporti e degli impatti sull’ambiente. Un altro importante filone di ricerca riguarda lo sviluppo di metodi matematici di supporto alla progettazione degli interventi sull’offerta di trasporto nei diversi contesti e alle diverse scale: progettazione ottima delle reti infrastrutturali, sistemi di controllo, reti di servizi di linea e non. Tariffazione ottimale, allocazione della capacità, ecc.

3.1.5 Sviluppo dei sistemi di supporto alle decisioni e delle tecniche di valutazione

I sistemi di supporto alle decisioni nei trasporti sono finalizzati fondamentalmente alla valutazione degli interventi sulla base di previsioni degli effetti tecnici, gestionali, economici e ambientali conseguenti alle decisioni assunte in materia di infrastrutture, servizi, tariffe e normative.

Lo sviluppo dei sistemi di supporto alle decisioni costituisce un’attività relativamente recente, soprattutto nel trasporto passeggeri extraurbani e merci.

Ulteriori attività di ricerca sono necessarie per produrre sistemi di supporto alle decisioni di specifico impiego ai vari livelli territoriali della pianificazione (nazionale, regionale, comprensoriale, locale) e per assicurarne la coerenza metodologica e la compatibilità operativa. Sistemi di supporto alle decisioni, riferiti alla scala urbana, sono invero già disponibili; richiedono tuttavia di essere aggiornati alla luce delle nuove metodologie di analisi della domanda, dell’offerta e delle interazioni tra queste realtà, descritte in precedenza.

3.1.6 Redazione di linee guida e di manuali di intervento

La necessità di una sempre maggiore qualità e coerenza metodologica dei piani e dei progetti, della confrontabilità tra strumenti prodotti in contesti territoriali differenti e della integrabilità degli strumenti redatti alle diverse scale territoriali, impone lo sviluppo di un insieme di prodotti, che in linea generale comprendono:

  • indirizzi per la pianificazione territoriale, finalizzati ad influenzare la mobilità verso configurazioni più sostenibili;
  • procedure e manuali per la pianificazione strategica, tattica e operativa alle diverse scale territoriali (piani di trasporto, piani di mobilità, piani urbani del traffico, etc.);
  • manuali e strumenti di supporto alla progettazione dei sistemi di trasporto collettivo;
  • nuovi manuali e strumenti di supporto alla progettazione di centri intermodali passeggeri e merci;
  • sviluppo di politiche di utilizzo delle nuove tecnologie di comunicazione per la riduzione delle esigenze di mobilità;
  • metodologie standardizzate di raccolta dei dati di mobilità, inquinamento e incidentalità;
  • procedure di analisi di impatto ambientale, con più avanzati modelli di simulazione dei diversi tipi di impatto;
  • sviluppo di nuove forme di finanziamento per le infrastrutture di trasporto.

Alcuni di questi strumenti sono stati già prodotti nell’ambito del Progetto Finalizzato Trasporti 2 del CNR; tuttavia necessaria una costante azione di aggiornamento, affinché gli strumenti possano mantenere il passo con l’evoluzione del sistema dei trasporti e il progresso delle conoscenze nel settore.

3.2. Metodi e strumenti per l’analisi dei mercati e l’organizzazione delle aziende di trasporto

La realizzazione delle proposte contenute nel nuovo PGT richiede un approfondimento delle conoscenze sia per quanto riguarda l'analisi del mercato del trasporto in tutte le sue componenti, sia per quanto riguarda l'organizzazione del sistema di trasporto. Le innovazioni tecnologiche che si possono introdurre, il diverso rapporto con l'utente-cliente, le necessarie economie di gestione, l'uso nel loro campo ottimale delle diverse tecnologie di trasporto richiedono un corretto approccio sia alla domanda che all'organizzazione dei servizi.

3.2.1 Analisi della domanda e dei segmenti di mercato

In tutte le Nazioni economicamente avanzate negli ultimi decenni si assistito ad un notevole incremento della domanda di mobilità di persone, con tassi paragonabili, e spesso superiori, ai tassi di crescita del PIL. Inoltre, tale crescita quantitativa stata accompagnata da una profonda modifica strutturale della domanda sia di passeggeri che di merci, oltreché dalla richiesta di servizi di trasporto differenziati per diverse componenti della domanda. Per introdurre elementi di concorrenza e fornire alla clientela degli orientamenti nei diversi comparti del trasporto, occorre, quindi, sviluppare metodi e tecniche di analisi della domanda per segmenti di mercato. In tale filone di ricerca possono essere collocati i modelli di analisi della domanda orientati alla simulazione dei comportamenti relativi ai vari aspetti del servizio: qualità, politiche di marketing dei servizi nei differenti segmenti di mercato, ecc..

3.2.2 Le forme della concorrenza e la regolazione dei mercati del trasporto

L’avvio di un assetto dei diversi mercati del trasporto maggiormente concorrenziale richiede approfondimenti e ricerche teoriche sulle diverse forme di concorrenza (nel mercato, per il mercato, etc.) con i rispettivi limiti e campi di applicazione.

Sono inoltre necessarie analisi e ricerche applicative sulle diverse esperienze a livello nazionale e, soprattutto, internazionale, allo scopo di individuare gli effetti risultanti sulla domanda e sui servizi di trasporto, sull’organizzazione dei soggetti pubblici regolatori del mercato.

3.2.3 Metodi e indicazioni sulle politiche di pricing delle infrastrutture di trasporto

Uno degli strumenti di governo e di regolazione dei mercati di trasporto proposti dal PGT l’introduzione di tariffe di efficienza per l’uso delle infrastrutture di trasporto e in particolare di quelle congestionate. La ricerca sui criteri di tariffazione ottimale e sulle conseguenze che tali tariffe possono avere sugli operatori, sugli utenti e sulle esternalità del trasporto dovrebbe riguardare le infrastrutture stradali e autostradali (in ambito locale ed extra-urbano), le infrastrutture ferroviarie (di linea e di punto) e gli slot aeroportuali. Le ricerche dovrebbero fornire strumenti di calcolo e linee guida per l’introduzione di politiche di pricing nei diversi contesti.

Anche l’intera struttura dei modelli classici di analisi delle interazioni domanda-offerta, specie per i trasporti alla scala extraurbana, va rivisto e aggiornato. Occorre in particolare rivedere le tecniche di analisi e simulazione degli assetti dei mercati in presenza di molteplici operatori agenti con specifici obiettivi di singolo profitto in contesti congestionati (capacità limitata).

3.2.4 Organizzazione delle aziende di trasporto

La ricerca sull’organizzazione delle aziende di trasporto pubblico può effettuarsi distinguendo i temi relativi all’organizzazione da quelli relativi alla gestione della singola azienda e infine da quelli che, invece, riguardano le relazioni interorganizzative da stabilire fra le diverse aziende coinvolte nella progettazione, gestione e regolazione di sistemi di trasporto.

Forma organizzativa e gestionale delle aziende di trasporto.

Le aziende di trasporto pubblico in Europa sono state oggetto di un profondo processo di trasformazione organizzativa, e gestionale rivolto prevalentemente a rafforzare l’azienda nella gestione del suo Core business. Iniziative di outsourcing, di cessione di attività accessorie (dalla gestione dei servizi di comunicazione alla manutenzione dei veicoli, dalla bigliettazione al marketing ecc.) sono ormai la regola in numerose aziende di trasporto ferroviario e su gomma pubbliche e private. E’ particolarmente importante, quindi, indagare sulle condizioni che in Italia ostacolano una reingegnerizzazione delle aziende di trasporto, e sui criteri di valutazione che invece possono essere applicati per verificare la convenienza e l’opportunità di avviare processi di cambiamento così radicali.

Forma interorganizzativa e di pianificazione strategica delle aziende di trasporto.

La ricerca di una soluzione ottimale per la gestione di sistemi di trasporto che intervengono su una stessa area territoriale, richiede la soluzione di diversi problemi che spaziano dal coordinamento fra le aziende che offrono servizi diversi per area o per modalità, alle possibili forme di finanziamento degli investimenti in infrastrutture e in veicoli, alla definizione di standard qualitativi e quantitativi, alla specificazione di procedure e professionalità atte allo svolgimento delle attività di monitoraggio e di certificazione delle qualità del servizio. Il mercato dei servizi di trasporto pubblico sta lentamente assumendo una dimensione globale e bisogna tenere conto che in alcuni paesi europei si sono già costituiti gruppi internazionali che competono efficacemente per offrire servizi di trasporto su gomma e su ferro in diversi paesi. L’esigenza di verificare le condizioni e le modalità di sviluppo strategico delle aziende di trasporto italiane appare dunque imprescindibile, soprattutto per evitare un ritardo che potrebbe diventare incolmabile.

3.3. Analisi dei sistemi di trasporto delle merci e della logistica

Le ricerche nell'area del trasporto merci dovrebbero perseguire obiettivi strategici molto ampi e impegnativi quali il riequilibrio modale dei traffici, la riduzione dei costi economici e sociali sopportati dalle imprese e dalla collettività; al tempo stesso dovranno affrontare problematiche specifiche che interessano sia gli utenti che i produttori dei servizi di trasporto.

I temi di ricerca nel seguito indicati hanno obiettivi mirati ad individuare soluzioni per alcune problematiche del settore sia preesistenti (ma soggette a trasformazioni indotte dall'evoluzione del mercato) sia emergenti per effetto di prospettive e aspetti gestionali nel comparto ferroviario e portuale.

3.3.1 Metodi di rilevazione statistica della domanda di trasporto merci e della logistica

La mancanza di un adeguato quadro statistico della domanda di servizi di trasporto merci e logististici costituisce un serio ostacolo per la definizione di piani di intervento settoriali mediante metodi scientifici di pianificazione supportati da una solida base conoscitiva delle variabili più significative.

Questa grave carenza, dovuta principalmente alle difficoltà insite nell’acquisizione di dati sui traffici stradali e intermodali, può essere superata attraverso la definizione di efficaci metodi di rilevazione statistica utilizzabili dagli Organi istituzionali (ISTAT, Ministero dei Trasporti) per effettuare indagini sistematiche nel comparto merci.

3.3.2 L’incidenza dei costi logistici sulle produzioni delle imprese di medie e piccole dimensioni

La continua evoluzione della domanda di trasporto impone l’offerta di servizi logistici caratterizzati da elevati standard qualitativi e da costi il più possibile contenuti. Tenendo presente che la struttura dell’economia italiana si basa in gran parte su sistemi di piccole imprese che si concentrano in aree geograficamente definite (i "distretti industriali") e che sono caratterizzati da una elevata vocazione alle esportazioni.

Nel corso degli ultimi anni alcuni di questi distretti (ad es. calzature, mobilio, ceramica) hanno fatto registrare una notevole perdita di competitività. Questa situazione trova le sue radici non solo nella costante sottovalutazione da parte di queste imprese del controllo della distribuzione fisica verso i mercati di sbocco ma, soprattutto, nella mancanza di una offerta integrata di servizi logistici e di trasporto da parte degli operatori del settore.

E’ quindi necessario sviluppare ricerche nel campo sia dei sistemi logistici delle industrie manifatturiere che degli schemi gestionali delle imprese produttrici di servizi, sfruttando tutte le potenzialità offerte dal continuo e notevole progresso nel campo delle telecomunicazioni.

Si possono pertanto individuare alcuni temi di ricerca che possono contribuire a migliorare la competitività delle imprese minori italiane nel mercato:

  • Studio di sistemi logistici per industrie manifatturiere medio-piccole operanti in diversi rami di attività.
  • Valutazione dell’incidenza del costo della logistica sui prodotti industriali e agricoli.
  • Analisi dei costi di produzione dei servizi di trasporto merci per i diversi comparti modali.
  • Studio di schemi gestionali delle imprese di autotrasporto merci atti a ridurre i percorsi a vuoto dei veicoli.

3.3.3 Studio di sistemi logistici per le grandi aree urbane e metropolitane

Come noto il trasporto su strada di merci e passeggeri comporta ingenti costi economici, elevati consumi energetici, gravi danni ambientali, nonché i drammatici effetti sulla sicurezza.

Gli effetti negativi si concentrano prevalentemente nelle aree urbane interessate dall’intenso traffico generato dai veicoli utilizzati nella distribuzione delle merci. Allo stato attuale non esiste una normativa che regoli tali flussi veicolari e appaiono carenti le iniziative diretta a pianificare efficaci sistemi distributivi, commisurati alle esigenze commerciali e ambientali delle grandi città.

Oltre allo studio di sistemi logistici, la ricerca dovrà prevedere anche applicazioni in contesti urbani particolarmente critici.

3.3.4 Metodi e strumenti per la misura della qualità del servizio nel trasporto delle merci

Nel settore dei trasporti in Italia sono state effettuate diverse esperienze di misura (della tempestività, affidabilità, rispetto dell’orario, ecc.) da parte di grandi imprese produttrici di servizi (Ferrovie dello Stato, Alitalia , ecc.) anche in termini di qualità percepita dagli utenti. La ricerca in quanto campo deve porsi come obiettivo la definizione di metodologie in grado di misurare la qualità del servizio di trasporto delle varie modalità e di fornire valori comparabili.

3.3.5 Metodologie per l’analisi comparata delle strategie di sviluppo dei porti

Come noto, uno degli obiettivi della legge di riforma portuale 84/94 rappresentato dal conseguimento di un crescente grado di autonomia finanziaria da parte dei porti, da realizzare attraverso gli introiti provenienti dai canoni dalle imprese terminaliste. Tale obiettivo stato fino ad ora largamente disatteso e inoltre, in netta contrapposizione con la filosofia della riforma, si sta assistendo ad un maggiore ricorso all’aiuto dello Stato da parte delle Autorità Portuali.

In uno scenario di crescente richiesta di finanziamenti pubblici - e considerando i ben noti vincoli di bilancio - si pone il problema della scelta dei destinatari attraverso la valutazione dell’efficacia delle strategie di sviluppo delle Autorità Portuali. In questa ottica, la mera considerazione dell’impatto che esse determinano sul livello dei traffici, sebbene di più semplice applicazione, può generare notevoli distorsioni in quanto trascura tutti quegli indicatori relativi allo sviluppo economico dell’intera regione portuale.

Obiettivo della ricerca la definizione di metodi e criteri di valutazione delle strategie portuali rigorosi sotto il profilo metodologico e, nel contempo, funzionali alla ottimizzazione dell’efficacia della spesa pubblica nel settore.

Un primo approccio metodologico dovrebbe consentire la determinazione di una sorta di "bilancio della produzione portuale" (ad esempio in termini di variazioni indotte dagli interventi), attraverso la stima di tutti gli effetti prodotti sulle economie regionali interessate, sia in termini qualitativi che quantitativi.

Un secondo approccio metodologico, complementare al precedente, dovrebbe consentire la valutazione delle scelte strategiche con riferimento a specifiche aree strategiche di affari di un porto, riconducibili a sistemi competitivi nazionali e internazionali. Secondo questo approccio, le linee strategiche di un porto saranno valutate considerando le scelte riguardanti le attività portuali connesse alle filiere trasportistiche nazionali e internazionali concernenti:

  1. i traffici containerizzati;
  2. gli insediamenti industriali collocati nell’ambito dell’area di gravitazione di un porto;
  3. i traffici che impiegano tecnologie di movimentazione orizzontale (Ro-Ro);
  4. la mobilità delle persone (crociere e ferries)

3.3.6 Analisi di fattibilità di nuove aziende di trasporto ferroviario

A livello europeo, la ristrutturazione del trasporto ferroviario ha previsto, tra l’altro, la possibilità che altri operatori possano utilizzare le infrastrutture delle società proprietarie della rete per produrre servizi ferroviari in concorrenza con quelli prodotti in regime di monopolio.

Questa apertura del mercato dovrebbe auspicabilmente portare ad un abbattimento dei prezzi ad al miglioramento della qualità dei servizi.

Esistono tuttavia alcune incertezze sulle reali possibilità di pervenire a questo nuovo assetto del mercato del trasporto su rotaia. Occorre perciò verificare se esistono le condizioni di domanda, organizzative e normative per un proficuo inserimento di un’azienda di trasporto nel settore ferroviario.

La ricerca si pone perciò l’obiettivo di analizzare i diversi fattori che possono determinare questo tipo di iniziative imprenditoriali.

3.3.7 Analisi del mercato potenziale di servizi di cabotaggio e ferroviari

Sempre sul fronte della ricerca del mercato del trasporto merci un ruolo non di secondo piano gioca la possibilità di utilizzare meglio i servizi di cabotaggio e ferroviari.

Le ricerche che andrebbero condotte riguardano da un lato il fronte della domanda e dall’altro il fronte dell’offerta. Per il primo deve essere posta particolare cura nel cogliere con i modelli di domanda i segmenti di mercato suscettibili all’uso di tale offerta in modo da calibrare i servizi in maniera ad essa congeniale. Per il secondo deve essere posta particolare attenzione nel prevedere nei modelli opportune ipotesi di servizio che comprendano un insieme di prestazioni derivanti dall’uso di sistemi plurimodali o combinati che vanno dal linee di cabotaggio dedicate, al RO-RO, all’autostrada viaggiante. Una più equilibrata ripartizione modale nel trasporto delle merci non può prescindere da una approfondita analisi dei fabbisogni logistici in una catena di spostamenti utilizzanti più vettori.

3.4 Metodi e applicazioni per il trasporto urbano e metropolitano

La ricerca sui trasporti a scala urbana e metropolitana rappresenta una delle tematiche più rilevanti nel contesto internazionale, proprio per la criticità dei problemi da affrontare non solo da un punto di vista tecnico e trasportistico ma anche per gli impatti socio-economici (costi delle congestioni, consumi di carburante, incidentalità, ecc.) e per i dannosi effetti sull’ambiente e la qualità della vita (inquinamento atmosferico, rumore, stress da traffico, ecc.).

Per trattare e alleviare i gravi problemi che coinvolgono quotidianamente una popolazione di decine di milioni di abitanti nelle maggiori aree metropolitane italiane, diverse politiche sono state attuate nel corso degli ultimi anni, soprattutto sulla scia dei risultati di ricerche e sperimentazioni effettuate in ambito europeo e americano, facendo ricorso all’introduzione di alcune tecnologie (veicoli catalizzati, telematica, reti di monitoraggio ambientale, ecc.), al miglioramento del trasporto pubblico (nuovi mezzi elettrici e a metano, ferrovie leggere, monitoraggio automatico dei mezzi), alla regolamentazione del traffico (con l’istituzione di zone a traffico limitato, tariffazioni ecc.).

Tutte queste azioni, però, spesso non sono inserite in modo organico nei Piani Urbani e non sono supportate da una metodologia di intervento e da strumenti di simulazione e valutazione, che tengano conto in modo unitario non solo dei problemi di mobilità ma anche di quelli dell’uso del territorio, degli impatti ambientali, degli aspetti socio-economici e dei comportamenti degli utenti.

Inoltre, di fronte allo scenario che si prospetta per i primi decenni dell’anno 2000 (notevole incremento della domanda di trasporto, crescente diffusione delle tecnologie, apertura dei mercati per i servizi di trasporto, introduzione di norme e vincoli ambientali, ecc.) le soluzioni prospettate e le strategie di intervento non possono che scaturire da un nuovo approccio di analisi di un sistema di trasporto urbano, che presenta grande complessità e rischia di diventare ingovernabile.

In particolare, indispensabile che anche l’Italia si allinei alla Politica Comune sui Trasporti, che incentrata su di una mobilità sostenibile, con l’obiettivo di conciliare l’incremento previsto della domanda di trasporto con la necessità di ridurre gli impatti fisici, sociali e ambientali, migliorando l’efficienza, la sicurezza e la qualità dei servizi e dei sottosistemi, ottimizzando le prestazioni e le risorse disponibili.

Pertanto, il ruolo della ricerca scientifica e tecnologica risulta fondamentale sia nello sviluppo delle conoscenze che nella predisposizione di strumenti operativi di supporto ai decisori e tecnici nell’analisi degli interventi di medio-breve periodo e nella gestione e controllo dei sistemi e servizi di trasporto urbano e metropolitano. A tale scopo le tematiche prioritarie di ricerca, così come si vanno configurando a livello internazionale, possono essere le seguenti.

3.4.1 Intermodalità nei sistemi di trasporto passeggeri

Il tema dell’intermodalità per il trasporto passeggeri rappresenta un’area di ricerca di grande importanza, così come dimostrato dalle attività promosse dall’Unione Europea nell’ambito del V Programma Quadro. Lo studio riguarda l’organizzazione sul territorio metropolitano di un sistema di trasporto globale, basato su una rete integrata di trasporti modali, nodi di interscambio (stazioni e parcheggi) e idonee strutture opportunamente attrezzate. L’approccio consiste quindi nell’analisi teorico-sperimentale dell’integrazione dei servizi pubblici (ferrovia, bus e metro) coordinati e flessibili, adattati cio alle esigenze di specifiche categorie di utenti, in termini di accessibilità, comfort, qualità, orari in coincidenza dei diversi servizi, prevedendo anche l’utilizzo di particolari flotte di veicoli (autobus plotonizzati su corridoi di grande scorrimento, veicoli elettrici per i centri urbani, ecc.) e di modalità organizzative e gestionali innovative (tariffazione integrata, indirizzamento ai parcheggi, sistemi di informazione agli utenti). Particolare importanza rivestono le sperimentazioni e i casi di studio relativi alle diverse città europee, allo scopo di validare le diverse tipologie di sistemi nei confronti dei differenti contesti urbani.

3.4.2 Metodi di progettazione e analisi delle politiche di gestione della domanda di trasporto

Diverse politiche finora sono state implementate e sperimentate in numerose città, in Europa e anche in Italia, per intervenire sul livello e la struttura della domanda di trasporto, soprattutto per motivi ambientali ma anche per incidere sulla ripartizione modale a favore del trasporto pubblico. Tipiche sono le misure economiche (pricing) relative alla tassazione della sosta e dell’ingresso da parte dei veicoli in zone a traffico limitato. Lo scopo della ricerca deve essere quello di analizzare innanzitutto i risultati delle diverse politiche, per valutarne la significatività e per definire i contesti della loro applicabilità. Inoltre, bisogna impostare una metodologia di progettazione degli interventi, supportata da un sistema di simulazione e ausilio alle decisioni, così come stato effettuato nel progetto AIUTO della CEE/DGVII.

3.4.3 Metodologie di supporto alla progettazione ottimale delle reti e dei servizi di trasporto pubblico

Le problematiche connesse alla riorganizzazione del trasporto pubblico locale, in un’ottica di mercato concorrenziale, richiedono un consistente impegno di ricerca per stabilire e validare le metodologie di supporto nella progettazione delle reti ottimali, relative sia ai servizi minimi garantiti che a quelli aggiuntivi, e dei servizi di trasporto in termini di qualità, orari, tariffe. Essendo il processo decisionale articolato e complesso, necessario sviluppare un efficace sistema di supporto alle decisioni degli amministratori e degli operatori.

3.4.4 Analisi della domanda di mobilità e dei determinanti della qualità del servizio nella scelta del modo di trasporto

Nell’ottica di un mercato aperto e competitivo tra diversi sistemi e servizi di trasporto sul territorio metropolitano, la domanda di mobilità condizionata da una serie di variabili di tipo economico ma anche psicosociali, quali l’accessibilità, l’affidabilità dei servizi, la loro regolarità e la struttura degli orari (es. cadenzato), la presenza di strumenti di informazione agli utenti, il comfort di viaggio, l’ambiente esterno ecc. Pertanto, la ricerca deve analizzare i diversi determinanti della qualità dei servizi per correlarli alle scelte dei diversi modi di trasporto da parte degli utenti, fornendo così degli strumenti di indagine conoscitiva particolarmente utili nell’indirizzo verso le politiche di gestione della domanda.

3.4.5 Analisi sull’efficacia dei Piani Urbani del Traffico e della Mobilità

Con riferimento alle passate esperienze di applicazione dei piani urbani dei trasporti e del traffico necessario sviluppare un’analisi empirica sull’efficacia dei Piani realizzati e implementati nelle città italiane, e la predisposizione di metodi e strumenti, capaci di fornire scenari, politiche e strategie mirate di intervento, azioni efficaci e soluzioni ottimali, tenendo anche in esplicita considerazione i nuovi obiettivi e vincoli imposti circa la mobilità sostenibile, la compatibilità ambientale, lo sviluppo socioeconomico.

3.4.6 Analisi degli impatti e delle potenzialità dei sistemi intelligenti di trasporto

Il notevole sviluppo di sistemi intelligenti applicati ai trasporti e al traffico, basati sui sistemi informativi e sulle tecnologie telematiche e della multimedialità, ha come obiettivo il miglioramento della efficienza, sicurezza e qualità dei servizi. Numerose sono state le sperimentazioni sia in USA che in Europa, ma emerge la necessità di ricerche incentrate sulla valutazione degli impatti e sulle potenzialità di diffusione e penetrazione nei mercati dei singoli sistemi. Ulteriori studi riguardano invece le architetture proposte e l’integrazione dei diversi dati disponibili in campo urbano e metropolitano da parte delle reti di monitoraggio, al fine di creare degli standard internazionali.

Pertanto, la ricerca deve concentrarsi sullo sviluppo di metodi di valutazione sotto il profilo economico-finanziario, gestionale, organizzativo e formativo degli operatori, con le previsioni dei trend di sviluppo e del ciclo di vita delle diverse tecnologie e sistemi integrati.

3.4.7 Analisi del mercato potenziale e degli aspetti organizzativi dei sistemi di trasporto cooperativi e innovativi

Le innovazioni introdotte nei sistemi di trasporto urbano per garantire la protezione dell’ambiente hanno condotto a sperimentare una serie di sistemi cooperativi (come il car pooling, car sharing, taxi collettivi), nonché sistemi di trasporto pubblico flessibili (sistemi a chiamata) di cui però necessario investigare, specie da un punto di vista economico (analisi costi-benefici, efficienza e efficacia), sia gli aspetti organizzativi e gestionali (per esempio mobility manager) nonché le reali potenzialità del mercato. E’ pertanto necessario indirizzare la ricerca verso le applicazioni e la validazione delle esperienze nei confronti dei diversi contesti urbani.

3.4.8 Metodi e modelli di previsione e simulazione del traffico

Nell’ambito del controllo del traffico urbano e extraurbano, particolarmente urgente lo sviluppo di sistemi di monitoraggio del traffico (anche tramite telecamere), di gestione automatica delle congestioni, degli incidenti e delle emergenze. La ricerca deve essere quindi indirizzata verso metodologie e modelli matematici in grado di effettuare previsioni di breve-medio periodo e di simulare la dinamica e i processi di evoluzione del traffico, a fronte di diverse azioni di controllo e di interventi mirati a risolvere problemi di natura essenzialmente non ricorrente.

3.5. Tecnologie di navigazione e sorveglianza e Sistemi Telematici per il Controllo e l’Informazione

La sicurezza e l’efficienza dei sistemi di trasporto e il livello del servizio offerto possono essere sensibilmente migliorati in fase operativa mediante l’adozione di strategie e sistemi di controllo di tipo innovativo. Questi sistemi, resi tecnicamente e economicamente fattibili dagli sviluppi dell’informatica e della telematica, rappresentano un campo in cui si stanno concentrando notevoli quantità di risorse per la ricerca e nel quale fortemente attiva la concorrenza fra macro-aree economiche a livello mondiale. In generale, la ricerca riguarda non solo gli sviluppi delle tecnologie ma anche l’elaborazione di metodologie per la gestione e il coordinamento dei nuovi servizi originati dall’introduzione di tali tecnologie.

3.5.1 Trasporto su strada

In particolare per quanto concerne il trasporto su strada, si possono identificare delle aree di ricerca prioritarie ai fini del miglioramento dell’efficienza e della sicurezza del trasporto e della salvaguardia ambientale. Queste possono essere schematicamente riassunte nei seguenti punti:

3.5.1.1 Sistemi integrati di gestione del traffico

Nell’ambito di questo settore occorre distinguere fra traffico urbano e autostradale.

Per il traffico urbano occorre approfondire la ricerca sui sistemi di controllo semaforico in grado di rispondere alle variazioni delle condizioni del traffico stradale; essi sono un elemento importante di miglioramento dell’efficienza del sistema dei trasporti. Per essi occorre, quindi, sviluppare sistemi integrati in grado di rispondere più rapidamente al variare delle condizioni del traffico stradale, strumenti in grado di raccogliere informazioni real-time sulle condizioni del traffico, migliorare le caratteristiche di interfacciabilità di questi sistemi con sistemi paralleli (gestione del trasporto pubblico, radio di informazione all’utenza, assistenza alla guida, gestione dei parcheggi). Anche rilevante lo sviluppo della ricerca correlata alla gestione degli accessi alle zone a traffico limitato. In questo settore la ricerca dovrà concentrarsi sul miglioramento dell’efficienza dei dispositivi già in uso attualmente, come le telecamere per il rilievo delle targhe e i transponder fissi installati a bordo dei veicoli. Infine, altre applicazioni telematiche di particolare rilievo ove c’ bisogno di ulteriore ricerca riguardano le metodologie per la tariffazione automatica della sosta e delle infrastrutture stradali.

Per il traffico autostradale, le aree di ricerca prioritarie riguardano i sistemi di informazione all’utenza, i sistemi di monitoraggio del traffico mediante l’impiego di sensoristica avanzata integrata con sistemi di elaborazione delle immagini, i sistemi di controllo e monitoraggi delle rampe, i sistemi di enforcement e i sistemi di pedaggio automatico.

Sistemi di gestione e controllo del trasporto pubblico

I sistemi telematici di gestione del trasporto pubblico ne migliorano l’efficienza, aumentando così la competitività e favorendo lo spostamento modale verso sistemi con un impatto minore in termini ambientali e di consumo energetico. Le aree di ricerca di maggiore interesse riguardano il miglioramento di funzioni già implementate, con un particolare riguardo allo sviluppo dei seguenti sistemi: di localizzazione dei veicoli; di comunicazione per le radiocomunicazioni mobili digitali e per la trasmissione dati via GSM; di architetture integrate per la cooperazione tra gestori di diversi modi di trasporto; di sistemi e servizi economici e flessibili per l’interazione con l’utente finale, la pianificazione interattiva dei viaggi, la prenotazione di alcuni servizi legati al trasporto; di strumenti telematici per la gestione di forme di trasporto intermedie tra il trasporto pubblico tradizionale e l’auto privata (car sharing, auto in self service, car pooling, taxi collettivi, sistemi demand responsive).

Sistemi di informazione all’utenza

Una gestione delle informazioni e delle comunicazioni agli utenti il più possibile completa e tempestiva essenziale ai fini di permettere una scelta adeguata sia del modo di trasporto, sia del percorso da seguire, minimizzando così percorsi a vuoto e fenomeni di congestione. In questo contesto assumono particolare importanza le attività di ricerca sui sistemi di informazione all’utenza, in campo urbano e extraurbano sia per quanto concerne la pianificazione del viaggio (pre-trip) sia le informazioni sui percorsi e sul traffico (en route) e l’assistenza alla guida. I settori di ricerca prioritari per il prossimo futuro sono quindi quelli relativi: ai sistemi radio di tipo RDS-TMC, GSM e, UMTS; all'integrazione all’interno del sistema di diffusione delle informazioni dei nuovi media (Internet, TV digitale); ai personal computer installati a bordo dei veicoli (Car PC).

Sistemi di controllo del veicolo

Di estrema importanza soprattutto per quanto concerne gli effetti sulla sicurezza, sono le ricerche nel campo dei sistemi di controllo del veicolo come i radar anticollisione, i sistemi di controllo della distanza laterale, i sistemi anticollisione e i sistemi di controllo della marcia. Le attività di ricerca più rilevanti riguardano soprattutto i sistemi installati a bordo del veicolo e le interfacce veicolo-infrastruttura e i sistemi di guida cooperativa. Questi ultimi, il cui sviluppo più avanzato a medio-lungo termine costituito dai sistemi AVG (di cui sono già state realizzate alcune applicazioni a livello prototipale), consentono di aumentare la sicurezza e l’efficienza del traffico mediante il miglioramento dello scambio di informazioni relative alla velocità, posizione, accelerazione, ecc., tra veicoli cooperanti in plotoni o tra veicoli e l’infrastruttura opportunamente attrezzata.

Trasporto merci

Nel settore del trasporto merci le aree di ricerca di maggiore interesse riguardano i metodi e gli strumenti per l’ottimizzazione della gestione della flotta, essenzialmente per quanto concerne la programmazione degli itinerari e la riduzione dei viaggi a vuoto, che oltre a portare ad un miglioramento dell’efficienza del trasporto, hanno anche un impatto positivo sull’ambiente. Di notevole importanza anche in questo settore sono i sistemi di informazione all’utenza soprattutto per quanto concerne la gestione del trasporto combinato e delle catene logistiche, per cui tutti gli avanzamenti conseguiti nell’ambito di questi sistemi possono portare sicuramente dei benefici al trasporto merci. Infine, altri strumenti su cui occorrerebbe concentrare la ricerca sono il tracking elettronico delle merci, particolarmente importante per il trasporto di merci pericolose, e tutti i dispositivi, come smart card e servizi doganali automatici, che consentono di aumentare l’efficienza e la sicurezza del trasporto merci.

3.5.2 Altri modi di trasporto

Riguardo agli altri modi di trasporto, le applicazioni satellitari in campo sia aereo che marittimo possono portare ad una maggiore efficienza e sicurezza del servizio. Per il trasporto aereo in particolare, l’evoluzione del controllo del traffico verso forme estesamente automatizzate potrà consentire l’affrancamento della condotta di volo di un aeromobile da una serie di limitazioni che attualmente lo condizionano sia nei riguardi delle infrastrutture aeroportuali che rispetto agli altri veicoli concorrenziali nell’utilizzo dello spazio aereo, con evidenti benefici per quanto riguarda lo sfruttamento dello spazio aereo e la gestione del traffico aeroportuale. Nel settore navale sono da segnalare le attività di ricerca su applicazioni, come ad esempio i radar per il controllo del traffico, volte ad incrementare la sicurezza sia in navigazione, in particolare nelle zone con "route separation", (rotte obbligate a seconda della destinazione) che nei porti, ove sono notevoli i problemi di gestione e controllo del traffico. Infine, per quanto riguarda le applicazioni in campo ferroviario, l’attenzione soprattutto focalizzata sui sistemi di gestione e controllo del traffico ferroviario con particolare riguardo ai problemi di interoperabilità delle reti e dell’alta velocità ferroviaria, sui sistemi di controllo e localizzazione del veicolo e sul monitoraggio del trasporto merci.

3.6 Tecnologie dei veicoli, dei propulsori e dei carburanti

Il finanziamento pubblico nel settore dei veicoli chiamato a supportare le ricerche ad elevato rischio industriale (che non rientrano nei consueti processi di innovazione dei prodotti) in grado di portare notevoli vantaggi alla collettività.

Il finanziamento pubblico dovrà interessare in futuro soprattutto i veicoli stradali e ferroviari, il cui miglioramento può avere un effetto di grande rilevanza economica e sociale, mentre risulterà necessariamente più marginale nei riguardi dei veicoli per trasporto aereo e navale.

Gli obiettivi generali a cui deve tendere l'attività di ricerca futura sono in primo luogo:

  • la riduzione dell'impatto dei veicoli sull'ambiente, soprattutto con riferimento alla riduzione dell'inquinamento atmosferico, del rumore e dei consumi energetici, tenendo conto dell'intero ciclo di vita dei veicoli;
  • il miglioramento della sicurezza attiva e passiva.

Accanto a questi obiettivi prioritari, se ne individuano altri - come il miglioramento del comfort (che ha effetti positivi sulla sicurezza), l'aumento dell'affidabilità e della durata dei componenti, la riduzione dei costi - che devono essere raggiunti senza penalizzare gli obiettivi principali.

Sulla base delle esperienze maturate negli ultimi anni nel settore dei programmi di ricerca con finanziamento pubblico, si riscontrato che le ricerche di maggior successo sono quelle finalizzate al raggiungimento di un obiettivo ben preciso. Si auspica quindi che, per ciascuno degli argomenti di seguito elencati, venga definito un programma di ricerca sulla base di un obiettivo (ad esempio: costruzione di una vettura con consumi inferiori a 3 litri di combustibile per 100 km, che comprende ricerche su aerodinamica, alleggerimento del veicolo, pneumatici, propulsione).

3.6.1 Veicoli stradali

Il trasporto stradale comporta un pesante impatto sull'ambiente, in termini di inquinamento atmosferico locale e globale, che può essere ridotto con l'adozione di tecnologie veicolari più "pulite". Inoltre il trasporto stradale caratterizzato da una forte incidentalità, che può essere in parte ridotta migliorando le caratteristiche di sicurezza dei veicoli.

La riduzione delle emissioni inquinanti dei veicoli stradali si può ottenere intervenendo alla fonte, cercando di migliorare la combustione nei propulsori convenzionali o adottando propulsori intrinsecamente meno inquinanti (propulsori elettrici, ibridi, con celle a combustibile), oppure intervenendo a valle del motore con sistemi di post-trattamento dei gas di scarico, in grado di ridurre l’emissione nell’atmosfera degli inquinanti formatisi durante la combustione (marmitte catalitiche, filtri).

La riduzione dei consumi di energia dei veicoli stradali può essere ottenuta riducendo le resistenze al moto (resistenza aerodinamica, resistenza al rotolamento, inerzia del veicolo) e aumentando il rendimento di conversione dell’energia del sistema di propulsione. I provvedimenti da prendere per ridurre i consumi energetici sono quindi: riduzione della resistenza aerodinamica, adozione di pneumatici con bassa resistenza al rotolamento, riduzione del peso del veicolo, aumento del rendimento del propulsore e della trasmissione.

Una riduzione dei consumi e dell’inquinamento inoltre possibile intervenendo sulla composizione o sul tipo dei combustibili utilizzati.

Il miglioramento delle caratteristiche di sicurezza passiva dei veicoli richiede lo sviluppo integrato di strutture e sistemi di ritenuta intelligenti, che minimizzano le forze, e quindi i danni, agenti sul corpo durante le fasi di decelerazione conseguenti all'urto; un ruolo significativo nel minimizzare tali effetti atteso dall'introduzione di sensori (sensori precrash) che permettano di allertare il sistema intelligente di ritenuta in caso di incipiente urto.

L'uso dell'elettronica associato ai sistemi di autotelaio (freni, sterzo, sospensioni) può favorire il controllo della dinamica del veicolo anche in situazioni di emergenza.

Un significativo contributo alla sicurezza preventiva proviene da sensori in grado di riconoscere situazioni di rischio (presenza di ostacoli, manovre improprie, stato di attenzione del guidatore) e di segnalarle al guidatore con sufficiente anticipo o di attivare sistemi di controllo del veicol stesso.

Analizziamo ora i principali argomenti che dovranno essere oggetto delle attività di ricerca.

Sistemi di propulsione convenzionali a benzina e Diesel

Nei motori a benzina il problema dell’inquinamento si risolve attualmente con l’uso dei catalizzatori trivalenti, che penalizzano però i consumi. L’attività di ricerca futura sui catalizzatori dovrà occuparsi della riduzione del loro tempo di attivazione nelle partenze a freddo, dell’affidabilità e della fluidodinamica interna, non ancora ottimizzata, che induce stress termici.

L’iniezione diretta nei motori a benzina, benché molto promettente per la riduzione dei consumi e dell'inquinamento, non ha ancora ottenuto risultati soddisfacenti e richiede ancora un’intensa attività di ricerca. Si prevede in futuro lo sviluppo di motori ad iniezione diretta di benzina funzionanti inizialmente con miscela stechiometrica, e successivamente a miscela magra (lean burn). Ulteriori riduzioni dei consumi si potranno ottenere con la tecnologia del controllo elettronico della distribuzione e con il sistema di raffreddamento modulare del motore.

Un grande salto di qualità per quanto riguarda le emissioni e i consumi nei motori Diesel ha coinciso con la recente introduzione della tecnologia dell’iniezione diretta ad alta pressione common rail, sviluppata dalla Fiat in un programma di ricerca con finanziamento pubblico. Sono necessarie in futuro attività di ricerca per migliorare ulteriormente questo sistema, le cui grandi potenzialità di applicazione e sviluppo cominciano solo ora ad essere esplorate (notevoli benefici possono derivare dall'applicazione del common rail anche ai motori Diesel pesanti per autobus e per veicoli per trasporto merci, nonché lo sviluppo di piccoli motori Diesel con common rail da 1000-1200cc per autovetture a bassissimo consumo).

Per ridurre ulteriormente le emissioni nei motori Diesel e nei motori a benzina a miscela magra ai livelli richiesti dalle normative Euro IV previste per il 2005, sarà necessario sviluppare in futuro i cosiddetti catalizzatori DeNOx, in grado di ridurre gli NOx in ambiente ossidante. Questi catalizzatori, attualmente del tutto inefficienti, dovranno essere oggetto di opportuni programmi di ricerca per raggiungere livelli di abbattimento degli NOx almeno del 60%. In ogni caso, lo sviluppo dei catalizzatori DeNOx subordinato ad una consistente riduzione del contenuto di zolfo nei combustibili, senza la quale non sarà possibile conseguire risultati accettabili (questa riduzione peraltro già prevista dalla normativa, che prevede un limite di 50 ppm per il contenuto di zolfo nel gasolio per autotrazione a partire dal 2005).

Riguardo ai motori di piccolissima taglia per ciclomotori, oltre al loro miglioramento legato al trasferimento di tecnologie già mature in campo automobilistico, necessaria un'attività di ricerca specifica per ridurre l'inquinamento dei motori a due tempi.

Infine un importante argomento di ricerca, finalizzato ad una più corretta valutazione dell’inquinamento prodotto e dei consumi, la determinazione dei cicli di funzionamento reali dei veicoli su strada, attraverso indagini sperimentali e un’adeguata modellistica.

Sistemi di propulsione con combustibili alternativi

Una riduzione dell’inquinamento possibile mediante l’uso di combustibili alternativi gassosi (metano, idrogeno), vegetali oppure combustibili liquidi riformulati. Il problema principale legato all’adozione di nuovi combustibili (ad esempio i biocombustibili) però la loro compatibilità con il motore; il motore infatti deve essere opportunamente adattato perché l’uso del nuovo combustibile avvenga senza inconvenienti. Questo adattamento spesso problemi tutt’altro che trascurabili e richiede lunghe sperimentazioni e attività di ricerca specifiche.

L’idrogeno potrà diventare il combustibile del futuro (per l'uso in motori a combustione interna e soprattutto in celle a combustibile) se si riusciranno a superare le difficoltà tecnologiche di stoccaggio e di distribuzione e i problemi relativi al costo di produzione (l’idrogeno non si trova libero in natura, ma deve essere prodotto).

Il gas naturale compresso (CNG), costituito in prevalenza da metano, l’unico combustibile alternativo ad elevate caratteristiche ecologiche realmente disponibile su larga scala. In futuro, per annullare le differenze di autonomia dei veicoli a metano rispetto ai veicoli convenzionali e per ridurre ulteriormente l’impatto sull’ambiente, necessario sviluppare tecnologie di controllo della combustione specifiche per il metano e tecnologie innovative ad elevata sicurezza per lo stoccaggio del combustibile gassoso a bordo, nonché l’introduzione di specifiche tecnologie di post-trattamento.

Sistemi di propulsione elettrici a batteria

Il principale svantaggio tecnologico dei veicoli elettrici, che ne ha finora ostacolato la diffusione commerciale, la ridotta autonomia, dovuta alla bassa densità energetica delle batterie attualmente disponibili sul mercato (essenzialmente batterie al piombo).

Sono attualmente allo studio molti nuovi tipi di accumulatori elettrochimici, alcuni dei quali estremamente promettenti (come le batterie Ni-idruri metallici e Litio-ione).

Per i veicoli elettrici quindi importante che vengano effettuati in futuro programmi di ricerca focalizzati soprattutto sullo sviluppo di batterie innovative ad elevata densità energetica, con ricarica rapida e che non presentino problemi di inquinamento nella fase di smaltimento.

Sulla base di quanto appena affermato, evidente che le ricerche sull’auto elettrica non dovranno coinvolgere solo le case automobilistiche, ma soprattutto le industrie e gli enti di ricerca che si interessano direttamente dello sviluppo di batterie più efficienti.

Dato che il limite della propulsione elettrica la scarsa autonomia energetica, le prime applicazioni commerciali riguarderanno senza dubbio quei veicoli caratterizzati da missioni limitate in ambito urbano, come le minivetture a due posti e i ciclomotori (per i ciclomotori elettrici sarebbero sufficienti anche batterie del tipo Ni-idruri metallici per garantire un’autonomia reale in città prossima ai 50 km, tale da renderà appetibile questa soluzione).

Sistemi di propulsione ibridi convenzionali

A differenza dei veicoli elettrici, i veicoli ibridi (che utilizzano un motore elettrico in combinazione con un motore termico) hanno già oggi un’autonomia energetica soddisfacente e livelli di inquinamento estremamente bassi.

In generale, i sistemi di propulsione ibridi sono caratterizzati da un uso delle batterie diverso rispetto ai veicoli elettrici, dovendo queste svolgere essenzialmente una funzione di livellamento di carico più che di accumulo di energia; da qui scaturisce la necessità di unità ausiliarie di accumulo ad alta potenza specifica e alto rendimento di carica/scarica, per l'erogazione dei picchi di potenza (buffer). Le tecnologie candidate a svolgere questa funzione (oltre a batterie specifiche al Pb, Ni-idruri metallici, e al Litio) sono i volani elettromeccanici e i supercondensatori; per entrambe le soluzioni, e in particolare per i supercondensatori, sono ancora necessari studi approfonditi.

Oltre a batterie ad elevata efficienza energetica e elevata densità di potenza, i veicoli ibridi di seconda generazione richiederanno lo sviluppo di un motore termico integrato con la macchina elettrica, un’elettronica di potenza ad elevata integrazione e un controllo dell’intero sistema (motore termico, motore elettrico, trasmissione, ausiliari) per la gestione ottimale delle diverse modalità operative.

Un sistema di propulsione ibrido "parallelo" con motore Diesel ad iniezione diretta di piccola cilindrata potrebbe consentire in futuro l’effettivo raggiungimento dell’obiettivo dei 3 litri/100 km; infatti ai vantaggi del Diesel ad iniezione diretta si aggiungono le potenzialità di riduzione dei consumi del sistema ibrido parallelo (stimate attorno al 20%), che ingloba i benefici offerti dalla trasmissione ottimizzata, dalle modalità di stop & start e dal recupero dell'energia cinetica.

Sistemi di propulsione ibridi con celle a combustibile

Si tratta di un sistema di propulsione elettrico/ibrido in cui l’energia elettrica viene prodotta a bordo da una batteria di celle a combustibile alimentata con idrogeno.

Le ricerche in questo campo riguardano soprattutto le problematiche di produzione e stoccaggio dell’idrogeno a bordo, oltre allo sviluppo di un sistema di trazione ibrido tipo serie, con particolare attenzione alla riduzione dei costi.

Per superare nel breve-medio termine l'indisponibilità di strutture idonee alla distribuzione e allo stoccaggio dell'idrogeno, inoltre previsto lo sviluppo di un reformer, che, installato sul veicolo, potrà generare idrogeno a bordo a partire da combustibili liquidi (metanolo, benzine riformulate). L'uso del reformer permetterà quindi la realizzazione di un veicolo a trazione elettrica alimentato con benzina.

Molti Costruttori di autoveicoli sono impegnati in programmi di sviluppo delle autovetture con celle a combustibile, sia negli Stati Uniti che in Europa, e sono auspicabili progetti di ricerca coordinati in questo settore anche in Italia.

Aerodinamica

L'ottimizzazione dei veicoli in galleria del vento consente una riduzione della resistenza aerodinamica e quindi un beneficio sui consumi senza un aggravio significativo dei costi.

I miglioramenti in questo campo, in cui l’Italia possiede centri di ricerca di assoluta eccellenza a livello internazionale, sono legati alle ricerche per il perfezionamento delle gallerie del vento attualmente disponibili, allo scopo di simulare in modo sempre più fedele il comportamento aerodinamico dei veicoli su strada e alla taratura dei modelli numerici che possono contribuire al processo di ottimizzazione delle forme.

Sono possibili notevoli miglioramenti soprattutto dell'aerodinamica della zona sotto il pianale della vettura. Un ulteriore contributo alla riduzione dei consumi atteso dallo sviluppo di tecniche attive di controllo dei flussi aerodinamici e da metodologie tecnico-sperimentali per l'ottimizzazione dell'aerodinamica sotto cofano richiesta dai sistemi innovativi di raffreddamento motore (sistemi attivi parzializzabili). Inoltre necessario mettere a punto una simulazione accurata anche dell’effetto del vento laterale sulle autovetture (sicurezza) e dei flussi turbolenti (aeroacustica).

Alleggerimento del veicolo

Negli ultimi venti anni si riscontrata una tendenza generale all’aumento del peso dei veicoli, giustificata in parte dalla richiesta di maggior comfort e sicurezza. L’esigenza attuale di ridurre i consumi dovrà portare necessariamente ad un’inversione di tendenza, attuabile mediante l’impiego di nuovi materiali e processi (favoriti dall'adozione di nuove architetture per il veicolo, basate sull'utilizzo funzionale di materiali diversificati), nel mantenimento delle attuali caratteristiche di sicurezza delle vetture.

Pneumatici

Per ridurre la resistenza al rotolamento dei pneumatici (che incide in maniera rilevante sui consumi) e mantenere buone doti di guida e di tenuta anche in condizione di bassa aderenza (che incidono sulla sicurezza), le attività di ricerca dovranno riguardare in futuro soprattutto i materiali (polimeri, cariche rinforzanti e mescole) e le metodologie di progettazione.

Sicurezza

Il problema posto dalla sempre maggiore diversificazione dei veicoli circolanti sta orientando la legislazione verso nuovi obiettivi sia in termini di norma di prova sia per gli aspetti di compatibilità tra i veicoli. Sono in particolare necessari sviluppi di nuovi concetti strutturali con l'impiego di sistemi di ritenuta intelligenti orientati ai veicoli di piccole dimensioni.

Gli sviluppi della telematica (trattati in un altro paragrafo) applicata al veicolo mirano da un lato a favorire la sicurezza mediante l'erogazione di informazioni tempestive sul traffico e dall'altro ad imporre al veicolo stesso i limiti (velocità, emissioni, precedenze, ecc.). Quest'ultimo aspetto richiede una valutazione accurata delle modalità di implementazione in modo da evitare conflitti con l'esigenza/necessità del guidatore in condizioni critiche.

L'utilizzo di sensori in grado di riconoscere il contesto in cui opera il veicolo (ostacoli, infrastrutture, ecc.) la premessa allo sviluppo del veicolo intelligente in grado di eseguire parzialmente o completamente manovre automatiche per aumentare la sicurezza di guida. Anche in questo caso la conoscenza dello stato di attenzione del guidatore, la gestione dei conflitti nelle azioni di controllo del veicolo e la disponibilità di adeguati sistemi di guida "drive-by-wire" richiedono attività di ricerca specifiche.

3.6.2 Veicoli ferroviari

Gli obiettivi generali nel settore del trasporto ferroviario sono il miglioramento delle condizioni di sicurezza e il raggiungimento di tutti i requisiti in grado di aumentare la competitività del servizio di trasporto pubblico: il miglioramento del comfort di marcia, dell'affidabilità e della durata dei componenti, la riduzione dei consumi energetici e dei costi.

Il trasporto ferroviario comporta un impatto sull'ambiente nettamente minore rispetto al trasporto stradale: l'unico aspetto di una certa rilevanza, limitatamente al trasporto ad alta velocità, quello del rumore di origine aerodinamica, la cui riduzione costituisce indubbiamente un importante obiettivo da perseguire.

Veicoli ferroviari convenzionali per alta velocità

L'obiettivo in questo settore consiste nella definizione di un treno del futuro (o meglio di un sistema completo, che includa il treno e l'infrastruttura), ad assetto fisso o controllato, con caratteristiche completamente innovative rispetto ai treni attuali (silenzioso, leggero, sicuro, confortevole, affidabile, economico).

Alla base degli sviluppi dell'alta velocità si pongono gli studi fondamentali riguardanti i fenomeni di contatto ruota/rotaia (la cui interazione influenza in maniera determinante la stabilità del moto A.V.), le problematiche legate alla manutenzione della via di corsa, il miglioramento dei metodi di modellazione matematica (per il calcolo della dinamica di marcia dei veicoli, per la valutazione delle forze e vibrazioni indotte sulle strutture di sostegno e sull'armamento, per lo studio della generazione e propagazione del rumore). In tutti questi studi il veicolo ferroviario, l'armamento e la struttura portante devono essere considerati come un unico complesso, in cui i vari componenti interagiscono e determinano il comportamento dinamico complessivo, influenzando in maniera determinante la sicurezza e il comfort di marcia dei veicoli, il degrado dell'armamento, l'usura delle rotaie, le vibrazioni trasmesse, il rumore aereo e strutturale.

Un problema molto sentito quello della adozione di norme comuni tra i Paesi europei, insieme alla necessità di omogeneizzare la rete ferroviaria europea (interoperabilità). Attualmente si hanno nei vari Paesi tolleranze diverse negli scartamenti, alimentazione diversa, in qualche caso perfino il senso di marcia diverso. A questo riguardo, la conoscenza completa del comportamento dinamico del sistema treno-armamento-struttura portante potrebbe permettere in futuro, in vista della completa integrazione della rete europea ad alta velocità, di pianificare i programmi di esercizio delle linee e di giungere finalmente, su base razionale e obiettiva, a regole comuni a livello europeo per stabilire il "mix" di treni, con differenti caratteristiche di velocità e carico assiale, che risultino accettabili sulle varie tratte della rete europea integrata.

Altre tematiche di ricerca nel settore dei veicoli ferroviari per alta velocità sono le seguenti:

  • studio di carrelli di tipo innovativo per quanto concerne sia i materiali impiegati che l'assetto delle ruote in curva. In particolare si possono studiare forme di assetto passivo o controllato attivamente e strutture di carrello innovative mono e pluriasse;
  • approfondimento del ruolo dei veicoli ad assetto variabile e delle tecniche di azionamento;
  • sviluppo e avanzamento di tecniche di misura adatte ai problemi della dinamica a velocità sia alta che convenzionale;
  • studio della dinamica del sistema veicolo - pantografo - catenaria;
  • miglioramento della rigidezza e resistenza all'urto delle casse del materiale rotabile;
  • analisi delle fonti di rumore (pantografo, cassa, ruote, armamento) e mezzi di protezione);
  • studio dei problemi di sicurezza e affidabilità nelle gallerie ferroviarie di grande lunghezza (sia ad alta velocità che velocità convenzionali);
  • studio di problemi di affidabilità e manutenzione dei veicoli ferroviari e validazione mediante metodologie life cicle cost;
  • studio di sistemi innovativi di trasmissione dell'energia, alternativi al pantografo, e sistemi di trazione alternativi alla trazione elettrica, come le turbine a gas, le celle a combustibile o sistemi ibridi;
  • costituzione di centri per la sperimentazione integrale di veicoli e treni.

Veicoli ferroviari convenzionali per il trasporto merci

A differenza dei veicoli ferroviari per il trasporto passeggeri, non si riscontrato negli ultimi decenni un miglioramento tecnologico significativo dei veicoli per trasporto merci. E' necessario quindi un rapido adeguamento di questi veicoli ai livelli raggiunti dai veicoli A.V. e un contemporaneo adeguamento delle infrastrutture per le operazioni di carico/scarico, stoccaggio, ecc. La ricerca dovrà quindi riguardare non solo il trasporto merci ferroviario, ma l'intero sistema intermodale di cui questo parte integrante.

Importanti tematiche di ricerca nel settore sono quindi:

  • studio di una nuova generazione di veicoli per il trasporto merci ad alta velocità, inseribili in sistemi a consegna rapida;
  • studio di sistemi di frenatura a comando teletrasmesso per treni di grande massa e su linee di valico;
  • problemi di ottimizzazione veicolo/sagoma nel trasporto intermodale;
  • minimizzazione dell'usura ruota/rotaia con elevati carichi per asse; modellizzazione matematica dei fenomeni inerenti e loro verifica sperimentale.

3.6.3 Veicoli ferroviari per il trasporto urbano

Anche per questa categoria di veicoli la ricerca non dovrebbe riguardare solo il miglioramento di componenti o di funzioni dei veicoli esistenti, ma soprattutto lo studio di nuove configurazioni di veicoli. Riguardo alle metropolitane, il principale vantaggio atteso la riduzione dei costi di costruzione, ostacolo principale alla diffusione di questa modalità di trasporto. Tra le tematiche di maggiore interesse per la ricerca si ricordano quindi:

  • studio di nuove architetture di veicoli;
  • ricerca di dispositivi di azionamento e rotolamento innovativi con studi teorici e sperimentali sulla loro dinamica di marcia e interazione con la via;
  • ricerca di un più efficace equilibrio tra esigenze di standardizzazione nella costruzione del materiale rotabile e esigenze particolari dei singoli sistemi da costruire.

3.6.4 Veicoli non convenzionali a levitazione magnetica

I principali vantaggi dei sistemi di trasporto guidato a levitazione magnetica (Maglev) nei confronti del sistema ruota/rotaia, sono: la possibilità di raggiungere qualsiasi velocità senza dar luogo a disturbi di natura dinamica, il mantenimento a tempo indefinito della qualità geometrica della via (indipendentemente dalla velocità e dalla intensità del traffico che vi transita), la totale assenza di vibrazioni trasmesse al suolo o ai fabbricati limitrofi.

I sistemi Maglev finora sperimentati (il Transrapid Tedesco e l'EDS Giapponese), pur avendo confermato il pieno raggiungimento delle prestazioni previste, appaiono fortemente penalizzati dagli altissimi costi.

In Italia stato studiato un nuovo sistema Maglev basato sull'impiego di magneti permanenti operanti in opposizione. Questo sistema ha, in base agli studi effettuati finora, notevoli vantaggi in termini di costo rispetto agli altri Maglev, e anche nei confronti con la ferrovia convenzionale presenta una netta economia nei costi variabili e realizza anche qualche vantaggio per i costi fissi.

Il nuovo sistema, i cui aspetti innovativi sono stati studiati a fondo e verificati sperimentalmente in condizioni statiche, richiede ora una attività di ricerca su un impianto di prova per la verifica del corretto comportamento dinamico.

 

3.7 La ricerca per il miglioramento della sicurezza stradale

Uno dei costi sociali più forti che il nostro paese paga in termini di mobilità costituito dai danni alle persone derivanti dalla circolazione dei veicoli stradali (danni stimati in oltre 37.000 Mld/anno). Al fine di ridurre questo bilancio fortemente negativo il primo programma di azione per la Sicurezza Stradale, presentato dalla Commissione Europea su richiesta del Consiglio nell'aprile '97 pone l'obiettivo di ridurre in quindici anni del 40% i decessi e i ferimenti dovuti agli incidenti stradali. L'Italia parte oggi in ritardo rispetto agli altri paesi dell'UE nei quali sono operativi già da tempo programmi di Sicurezza Stradale periodicamente valutati e perfezionati.

Il ritardo accumulato dovrà essere recuperato con un programma di interventi ad ampio raggio che affronti in modo sistematico nel tempo il problema incidentalità stradale nelle diverse componenti (automobilisti, motociclisti, pedoni) e nei diversi ambiti (urbano, extraurbano, ecc.). Questo programma dovrà prevedere sia azioni operative che di tipo conoscitivo individuando le tipologie e le priorità d'intervento per il miglioramento della sicurezza stradale e definendo le linee guida che potranno essere emanate per motivare interventi per il raggiungimento degli standard di sicurezza stradale comparabili alle direttive europee.

Il contributo della ricerca alla definizione di un programma di interventi coordinati per la sicurezza stradale fondamentale, in quanto, l'acquisizione e la formazione di un'adeguata base di conoscenze teoriche e tecniche, specifiche del settore, preliminare a qualsiasi intervento.

Impostazioni metodologiche di questo tipo hanno permesso ad altri paesi europei di operare, tramite le linee guida prodotte da studi sulla sicurezza stradale, azioni concrete per la riduzione dei tassi d'incidentalità. Il costante monitoraggio dei parametri di controllo ha permesso il continuo aggiornamento delle strategie d'intervento oltre che la definizione sempre più dettagliata di nuove linee d'approfondimento scientifico.

L'Italia, in accordo alle direttive europee precedentemente citate, dovrà recepire le esperienze maturate nei paesi più attenti e sensibili al problema e implementare le strategie d'intervento opportune per raggiungere gli obiettivi comunitari in materia di tassi d'incidentalità e sicurezza stradale.

I temi principali che la ricerca dovrà affrontare in questo settore possono essere distinti in due macroaree. La prima relativa al coordinamento con le altre attività di ricerca nel settore dei trasporti. Tale area definita multiobiettivo racchiude le azioni di coordinamento della ricerca nel settore sicurezza con quei filoni di studio che sono stati trattati negli altri temi di ricerca (ad esempio, sui sistemi di controllo e sui veicoli).

La seconda area riguarda, esplicitamente, gli aspetti conoscitivi del fenomeno dell’incidentalità stradale nei diversi contesti e l’analisi delle possibili azioni per la riduzione di tale incidentalità.

3.7.1 Rilievo e analisi del processo d'incidente

Data la complessità e la casualità dell'evento incidente la ricerca dovrà provvedere alla definizione di metodologie per la normalizzazione del rilievo di tali eventi e per l'analisi delle relazioni causali e per la valutazione delle conseguenze in termini di misura di danni materiali e biologici. In tal senso i capitoli di un programma di ricerca potranno riguardare aspetti quali:

Rilievo degli incidenti e formazione di banche dati.

Sul modello del progetto comunitario CARE si dovrà provvedere alla valutazione delle metodologie di acquisizione e di trattamento dei dati relativi agli incidenti e alle loro conseguenze nel tempo. Si dovranno inoltre studiare le possibilità di integrazione tra le diverse banche dati (ad esempio: catasto viario, dati forze dell'ordine, dati assicurazioni, dati sanitari) al fine di omogeneizzare gli stessi.

Analisi del processo di incidente.

Tale analisi dovrà mirare alla definizione dell'evento incidente, alla determinazione delle relazioni causali che lo determinano, alle modalità di valutazione dei danni e infine alla determinazione dei parametri che forniscono la misura dell'esposizione al rischio.

Strumenti di lettura e interpretazione dei dati.

L'analisi e l'interpretazione dei dati di incidentalità potranno fornire un quadro più approfondito dello stato della sicurezza stradale in Italia, consentendo la selezione delle linee di intervento prioritarie. Gli strumenti d'interpretazione dei dati, sia a livello microscopico che macroscopico, renderanno possibile una valutazione più realistica dei costi connessi all'incidentalità e permetteranno l'implementazione di modelli di analisi macroscopica capaci di esprimere attraverso procedure di aggregazione e elaborazione dei dati le relazioni tra parametri socio-economici e tassi d'incidentalità.

Relazioni funzionali della sicurezza

Tali relazioni esprimono i legami tra l'incidentalità e caratteristiche quali ad esempio: Traffico, Velocità, Congestione, Tipologia di strada, Caratteristiche geometriche e strutturali dell'asse stradale. Esse consentono di individuare le situazioni di maggiore criticità potenziale e di ottimizzare gli interventi sulle infrastrutture valutandone i benefici attesi.

3.7.2 Gli interventi per ridurre l’incidentalità

Gli studi dovranno riguardare i possibili interventi in tutte le componenti del processo d'incidente: uomo, veicolo, strada, ambiente esterno. Non possibile, in questa sede, entrare nello specifico di ciascuna di queste componenti, ci si limita a fornire per grandi linee alcuni dei principali temi di approfondimento.

Interventi infrastrutturali per ridurre l'incidentalità

In questo campo la ricerca dovrà fornire il suo contributo alla determinazione delle caratteristiche infrastrutturali che incidono maggiormente sulla sicurezza.

La strada costituisce uno degli elementi più delicati da trattare nel processo d'incidente oltre che per le complesse interazioni tra conducente e ambiente stradale anche per le notevoli risorse che richiedono gli interventi di adeguamento della sede stradale. In tal senso, saranno opportune specifiche ricerche riguardanti il miglioramento delle infrastrutture e le relative indicazioni progettuali, che dovranno riguardare sia l'adeguamento degli assi viari esistenti che la progettazione dei nuovi. Tali ricerche dovranno tenere conto anche degli elementi di arredo, segnaletica, illuminazione e delle barriere, nonché delle metodologie per la programmazione degli interventi di manutenzione delle pavimentazioni stradali.

Aspetti comportamentali della sicurezza

Secondo le indagini svolte da molti anni in ambito internazionale l'uomo responsabile dell'80% degli incidenti stradali. La ricerca nel campo dell'analisi del comportamento di guida e nella scelta di strategie di condizionamento verso comportamenti più prudenti dovrà riguardare molteplici aspetti. Quelli più salienti possono sintetizzarsi in: trattamento dei guidatori a rischio, efficacia e programmazione delle campagne informative, indagini sull’uso delle cinture di sicurezza e azioni per incrementare tale uso, elencazione dei comportamenti a rischio e dei metodi di condizionamento.

Aspetti gestionali

La gestione del sistema viario in funzione della sicurezza stradale rappresenta una possibilità di intervento per la riduzione degli effetti del traffico sull'incidentalità. In tal senso la regolazione del traffico, gli interventi di moderazione del traffico in ambito urbano, l'uso della leva tariffaria per il reperimento di risorse e per indurre comportamenti compatibili agli standard di sicurezza auspicati, gli effetti della ripartizione modale, ecc. costituiscono interessanti ambiti di studio da approfondire in considerazione degli effetti sulla sicurezza stradale.

Dati gli scopi di questo documento non si sono approfondite le altre aree di ricerca che pur avendo notevole importanza ai fini della definizione di un programma integrato per la sicurezza stradale sono fuori dalla portata degli interventi possibili nel PGT. Tali aree riguardano ad esempio gli aspetti giuridici e amministrativi dei dispositivi, di controllo e sanzionatori, ipotizzabili per l'incentivazione dei comportamenti più sicuri da parte degli utenti e per atteggiamenti più responsabili da parte dei soggetti giuridici gestori della rete stradale.

Nei paragrafi precedenti sono state già evidenziate le possibilità offerte dai miglioramenti tecnologici offerti dalla telematica e dall'elettronica applicata al veicolo e ai dispositivi di controllo su strada. Ci limitiamo qui a sottolineare le ricadute positive per la sicurezza stradale derivanti dall'applicazione di tali strumenti.

Dalla breve sintesi delle possibilità offerte da un programma di ricerca sulla sicurezza stradale si evince che l'avvio di un programma di ampio respiro, che affronti in modo sistematico questi temi, consentirà una migliore comprensione del fenomeno e l'individuazione delle azioni strategiche attuabili per il controllo dei tassi d'incidentalità. Nel breve periodo sarà possibile intervenire per la limitazione della crescita di tali tassi, successivamente, si potrà intervenire per attuare l'auspicata inversione di tendenza mediante azioni di più ampio respiro.

Si avrà infine il vantaggio di stimolare altri soggetti privati e pubblici all'avvio di ricerche sinergiche con quelle del PGT in modo da individuare ulteriori linee d'approfondimento del problema sicurezza quali ad esempio miglioramenti tecnologici dei veicoli, sistemi di gestione delle operazioni di pronto soccorso, monitoraggio delle infrastrutture ad accessi controllati ecc.

3.8. L’innovazione delle infrastrutture di trasporto

Gli orientamenti che si vanno registrando nell’Unione Europea e nel PGT si pongono l’obiettivo di dotare il Paese di una rete di infrastrutture finalizzata allo sviluppo delle relazioni economiche e alla coesione territoriale in cui le diverse infrastrutture risultino adeguate alle funzioni svolte e inserite nel contesto territoriale e ambientale nel miglior modo possibile.

La dotazione infrastrutturale in generale ampia ma spesso di "qualità" insufficiente e con scadente livello di manutenzione, e anche le nuove infrastrutture non rispondono ai più moderni criteri di progettazione ambientale compatibile.

Pertanto la ricerca nel settore delle infrastrutture dei trasporti deve essere volta tanto al miglioramento della progettazione delle nuove infrastrutture quanto all’ammodernamento e potenziamento di quelle esistenti, sia per poter sostenere una domanda di trasporto sempre più elevata sia per poter disporre di infrastrutture più sicure e affidabili e caratterizzate da un minor impatto ambientale. In tale quadro possibile individuare alcune macro linee di ricerca.

3.8.1. Criteri per l’adeguamento delle infrastrutture stradali

Gran parte della rete stradale, sia urbana che extraurbana, caratterizzata da un livello qualitativo notevolmente inferiore a quello delle più recenti infrastrutture e ciò si riflette in una ridotta capacità complessiva della rete, in un basso livello di servizio e in un sensibile impatto sull’ambiente e sulla sicurezza.

La ricerca, oltre che indirizzarsi alla definizione di metodologie per l’analisi degli impatti delle caratteristiche della rete sui fattori suddetti, deve allora individuare gli interventi di adeguamento che, nel rispetto dei numerosi vincoli ambientali, strutturali e economici esistenti, consentano il miglior funzionamento complessivo del sistema.

3.8.2. Metodi per la progettazione del layout dei nodi complessi

Nella prassi progettuale non esistono metodologie consolidate per la definizione del layout e del funzionamento dei nodi complessi: interporti, scali merci, e più in generale tutti i nodi di interscambio. Ciò dovuto sia alla mancanza di studi e esperienze, soprattutto nel nostro Paese, sia alla complessità dei sistemi, per il cui corretto funzionamento interagiscono molteplici componenti.

Vi pertanto necessità di ricerche che mettano in relazione, mediante modelli matematici, il funzionamento delle diverse componenti del nodo complesso con le caratteristiche del traffico e dell’infrastruttura.

3.8.3. Nuovi criteri di progettazione delle infrastrutture come elementi di riqualificazione ambientale

Le infrastrutture di trasporto incidono profondamente sulle attività socio-economiche delle zone servite e al tempo stesso condizionano in misura altrettanto significativa l’ambiente attraversato. Se esse sono spesso causa di degrado ambientale anche vero che nuovi criteri di progettazione possono produrre infrastrutture di trasporto che costituiscono esse stesse elementi di riqualificazione ambientale.

In ambito urbano, occorre studiare forme di coesistenza tra le diverse componenti del trasporto (mezzi pubblici su gomma e su ferro, autovetture, motocicli, velocipedi e pedoni) con particolare riguardo alla creazione di zone a carattere residenziale nelle quali siano favoriti il trasporto pedonale e ciclistico. In tal modo sarà possibile migliorare la vivibilità delle aree di intervento, con particolari vantaggi per alcuni tipi di utenza quali anziani e bambini, e riqualificare l’ambiente urbano.

In ambito extraurbano, si devono studiare criteri di progettazione che consentano una valutazione esplicita e realistica dell’inserimento delle infrastrutture di trasporto nel territorio.

3.8.4. Nuovi materiali per le sovrastrutture stradali, ferroviarie e aeroportuali

I materiali impiegati per la costruzione delle sovrastrutture sono soggetti ad un degrado i cui effetti sono apprezzabili sia in termini di riduzione del comfort di marcia che in termini di maggiore rumorosità e incidentalità.

Il miglioramento dei materiali esistenti e/o l’introduzione di nuovi materiali possono assicurare sia prestazioni più elevate che una maggiore durabilità, e quindi minori interventi di manutenzione. Si pensi in proposito alla possibilità di migliorare la capacità fonoassorbente e drenante delle pavimentazioni, o di aumentare la capacità portante delle sovrastrutture ferroviarie.

3.8.5. Riduzione dell’impatto ambientale delle infrastrutture di trasporto

Recentemente la ricerca ha prodotto apprezzabili risultati relativi alla valutazione dei numerosi impatti sull’ambiente da parte delle infrastrutture di trasporto. Notevoli sviluppi della ricerca possono aversi nel complesso settore della propagazione del rumore e delle vibrazioni, con l’obiettivo di valutare gli impatti sia sulle persone che sulle strutture, tanto in ambito urbano per le sovrastrutture stradali e per quelle in ferro (metropolitane, tramvie) quanto in ambito extraurbano (linee ferroviarie ad alta velocità, aeroporti, etc.).

Studi sull’emissione del rumore derivante dal contatto pavimentazione pneumatico possono condurre alla realizzazione di manti di usura che riducono la generazione del rumore, studi sulla propagazione all’interno della sovrastruttura stradale e ferroviaria potrebbero permettere di realizzare sovrastrutture con migliore assorbimento, sono poi necessari studi sui metodi di schermatura per ridurre gli impatti del rumore e delle vibrazioni sull’ambiente esterno.

Una riduzione degli impatti sull’ambiente può derivare inoltre dallo studio di tecniche di manutenzione innovative, quali ad esempio il riciclaggio a freddo dei conglomerati bituminosi.

3.8.6. Gestione dell’infrastruttura

Molto possono gli studi delle tecniche per la gestione delle infrastrutture: manutenzione preventiva programmata, tecniche reticolari per la pianificazione e la programmazione dei lavori, sistemi di gestione delle aziende di trasporto e degli enti gestori dei trasporti.

La manutenzione preventiva consente di intervenire prima che i degradi comportino la perdita di funzionalità del servizio di trasporto, e al tempo stesso garantisce risparmi economici; il suo successo subordinato allo studio delle leggi di decadimento dei materiali e dei componenti complessi in relazione alle condizioni d‘uso.

L’attività di ricerca deve individuare tecniche di gestione della manutenzione e criteri di intervento che consentano di migliorare la qualità delle infrastrutture stradali, ferroviarie e aeroportuali, riducendo al tempo stesso i costi economici degli interventi di manutenzione e i disagi provocati agli utenti. In tal senso occorre orientarsi verso lo studio di idonei sistemi di supporto alle decisioni, quali ad esempio i sistemi esperti, l’individuazione degli indicatori e dei parametri più idonei per la scelta degli interventi e la stima delle caratteristiche prestazionali degli interventi.

Le tecniche di programmazione dei lavori consentono da un lato di coordinare e ottimizzare le risorse impiegate e dall’altro di stimare e modificare i tempi delle fasi di lavoro in modo da renderli compatibili con il funzionamento globale del sistema di trasporto su cui si interviene.

Le tecniche di gestione delle aziende e dei gestori di trasporto possono arricchirsi degli sviluppi tecnologici e metodologici dell’attività di ricerca aumentando considerevolmente l’efficienza e l’efficacia dei propri servizi.


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