Calcolo previsionale delle emissioni da traffico veicolare in ambito extraurbano

Abstract

Nell’ambito della presente tesi viene studiata la tematica dell’inquinamento atmosferico in relazione al traffico veicolare. L’inquinamento atmosferico ed i cambiamenti climatici ad esso correlati, sono divenuti temi chiave in campo nazionale ed internazionale, portando alla promulgazione di leggi e regolamenti sovranazionali. In accordo a numerosi studi e pubblicazioni, quali ad esempio il “Libro Bianco” edito dalla Commissione Europea, appare chiaro il ruolo principale assunto dai trasporti nel quadro del miglioramento della qualità dell’aria. Da tali considerazioni appare evidente la necessità di dotarsi di strumenti previsionali che possano fornire a progettisti e pianificatori un quadro previsionale quanto più possibile realistico ed affidabile, al fine di consentire una corretta gestione del territorio in chiave di miglioramento della qualità dell’aria. La presente ricerca pertanto è costituita da una preliminare disamina degli attuali strumenti previsionali disponibili, suddivisibili in due macro famiglie: modelli statici e modelli dinamici. La prima categoria di modelli stima le emissioni correlandole a parametri medi quali la velocità media; la seconda categoria di modelli invece correla le emissioni a parametri istantanei quali le velocità istantanee e l’accelerazione. Negli ultimi anni l’aumento dei traffici ha cambiato significativamente le reali condizioni di flusso producendo un forte aumento delle interferenze. Tale aspetto incide fortemente sugli stili di guida e l’utilizzo di modelli di emissione statici, in determinate condizioni, può quindi portare a sottostime significative. Questo aspetto risulta tanto maggiore se si considerano gli ambiti extraurbani o urbani dove le variazioni di velocità ed i fenomeni di stop&go impediscono di utilizzare il parametro della velocità media come rappresentativo del fenomeno emissivo. In tali casi l’utilizzo di modelli dinamici permette una maggior precisione nella correlazione del fenomeno emissivo, correlando le emissioni in maniera diretta al funzionamento del veicolo nelle reali condizioni di guida. Tale approccio tuttavia richiede una grande mole di dati di ingresso (quali registrazioni video e/o telerilevamenti) Al fine di superare le sopracitate criticità, viene presentata una nuova metodologia di analisi delle emissioni con l’obiettivo di correlare i fattori di emissione alle principali variabili progettuali quali flussi di traffico e geometrie, attraverso l’utilizzo di un sistema di simulazione integrata. La metodologia consente di tenere in considerazione l’influenza del comportamento di guida degli utenti nelle diverse condizioni di guida, al variare dei sopracitati parametri progettuali, attraverso l’uso del simulatore di guida in realtà virtuale. La metodologia prevede di utilizzare l’output del simulatore quale input di uno specifico modello di stima delle emissioni di tipo dinamico. La ricerca pertanto, è volta a definire le emissioni generate dai veicoli. Tali veicoli sono stati scelti a seguito di una disamina del parco veicolare circolante, definendo rispettivamente un veicolo benzina ed uno diesel ai fini dell’analisi stessa. Tali emissioni verranno correlate al variare delle geometrie, definite attraverso il livello di omogeneità del tracciato, e dei flussi veicolari, definiti attraverso il rapporto flusso-capacità, con specifico riferimento all’ambito extraurbano.

The air pollution has become a sensitive topic in the international scene, leading to the definition of laws and regulations. According to several publications by European Commissions, such as the White Paper, the role of transport within the framework of air quality improvement is clear. It is therefore necessary to provide tools that can give to planners real opportunities to look at different strategies to be put in place. There is a need to refer to models that are more reliable and precise, due to the higher demand for the reduction of pollutants dictated by the environmental requirements of pursuing sustainable development. Currently, mainly two groups of emission models are available: the former is represented by the static or “standard” models, in which the amount of pollutant is computed as a function of average parameters; the latter is represented by the dynamic models, where the amount of pollutant is computed as a function of instantaneous parameter, such as instantaneous speed or acceleration. In the last years the traffic increase has significantly changed the actual flow conditions, producing a strong rise of interferences. As this facet affects the operating condition of each vehicle, the use of a standard emission models at high traffic interference can lead to some inaccuracies. This aspect is especially influential in rural or urban areas, where may occur “stop&go” phenomena, so the average speed cannot be considered as a significant parameter of the emissions. In such cases, instantaneous emission models introduce deeper capabilities; essentially, the pollutant prediction is directly tied to the engine vehicle operation point in real-like traffic condition. However, this approach requires a large amount of input data (i.e. video recordings or remote sensing analysis), which are not always available. The present research is based on an integrated simulation tool. Emissions from road traffic are simulated through a dynamic model, whose input data are obtained by the output of virtual reality simulation. This method allows taking the influence of users driving behaviours in different geometrical and flow conditions into account. The present research defines the correlation between the emission generated by two kind of vehicles – chosen as more representative of Italian circulating fleet – and the geometrical and flow conditions of rural highways.