Obiettivi Formativi

L’obiettivo del Corso di Infrastrutture Ferroviarie ed Aeroportuali e Teoria delle Infrastrutture Viarie consiste nel fornire agli studenti del Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Civile le conoscenze relative alla progettazione delle infrastrutture ferroviarie ed aeroportuali. Inoltre, un ulteriore obiettivo consiste nel fornire le conoscenze per la progettazione funzionale e geometrica delle intersezioni stradali a raso, a rotatoria e degli svincoli. Lo studente acquisirà un'ampia e solida conoscenza e competenza sui criteri su cui si basa la progettazione di un’infrastruttura ferroviaria ed aeroportuale secondo quanto stabilito da normative e regolamenti nazionali e internazionali. Inoltre, acquisirà approfondite competenze per poter affrontare la progettazione geometrica e funzionale dei nodi stradali. Più specificamente sarà in grado di comprendere principi, metodi e strumenti (software) necessari, quali l’approccio BIM, per poter progettare e gestire il corretto inserimento di tali opere nel territorio. Lo studente deve dimostrare di saper utilizzare i concetti teorici e applicativi acquisiti per affrontare i vari livelli di progettazione propedeutici per il corretto inserimento di un’infrastruttura di trasporto aeroportuale e ferroviaria nel territorio secondo un’ottica integrata (approccio BIM) nonché le problematiche per l’analisi e la gestione dei nodi stradali a livello di rete. Lo studente deve essere in grado di valutare in maniera autonoma situazioni anche diverse da quelle standard presentate dal docente durante il corso e di adottare le migliori metodologie risolutive. Lo studente deve avere la capacità di sviluppare e presentare temi e progetti nell’ambito delle infrastrutture ferroviarie, aeroportuali e dei nodi stradali utilizzando correttamente il linguaggio tecnico-scientifico. Lo studente deve essere in grado di aggiornarsi continuamente, tramite la consultazione di testi e pubblicazioni (anche in lingua inglese), allo scopo di acquisire la capacità di approfondire gli argomenti del settore dell’Ingegneria delle Infrastrutture di Trasporto.

Learning Goals

The objective of the Railway and Airport Infrastructure Course and Road Infrastructure Theory is to provide students of the Master of Science in Civil Engineering with knowledge related to the design of railway and airport infrastructures. In addition, a further objective is to provide knowledge for the functional and geometric design of the level intersections, roundabouts and junctions. The student will acquire a broad and solid knowledge and competence on the criteria on which the design of a railway and airport infrastructure is based according to what is established by national and international laws and regulations. Furthermore, it will acquire in-depth skills in order to deal with the geometric and functional design of road junctions. More specifically, he will be able to understand the necessary principles, methods and tools (software), such as the BIM approach, to be able to design and manage the correct insertion of these works in the territory. The student must demonstrate his ability to use the theoretical and application concepts acquired to deal with the various preparatory design levels for the correct insertion of an airport and railway transport infrastructure in the territory according to an integrated perspective (approach BIM) as well as problems for the analysis and management of road junctions at the network level. The student must be able to independently evaluate situations even different from the standard ones presented by the teacher during the course and to adopt the best resolution methods. The student must have the ability to develop and present themes and projects in the field of railway, airport and road junction infrastructures using correctly the technical-scientific language. he student must be able to continuously update himself, through the consultation of texts and publications (also in English), in order to acquire the ability to deepen the topics of the Transport Infrastructure Engineering sector.

Metodi didattici

Lezioni frontali in aula Assegnazione di un tema progettuale consistente nel progetto geometrico del tracciato di un’infrastruttura ferroviaria. Assegnazione di un tema progettuale riguardante un’intersezione stradale a raso, una rotatoria e una rampa di uno svincolo autostradale.

Teaching Methods

Lectures. Exercises. Geometric design of a railway alignments. Exercise concerning a level road intersection, a roundabout and a ramp of a motorway junction.

Prerequisiti

Per poter frequentare utilmente il corso di Infrastrutture Ferroviarie ed Aeroportuali e Teoria delle Infrastrutture Viarie è fondamentale avere i prerequisiti fisico-matematici di base, nonché la conoscenza delle Costruzioni Stradali, che verranno applicati con continuità nell’ambito sia delle lezioni teoriche che delle applicazioni pratiche.

Prerequisites

In order to be able to attend the course of Railway and Airport Infrastructures and Road Infrastructure Theory it is essential to have the basic physical-mathematical prerequisites, as well as the knowledge of Road Construction, which will be applied continuously in the context of both theoretical lessons and practical applications.

Verifiche dell'apprendimento

La verifica dell’apprendimento consiste in una prova orale. Lo studente per sostenere tale esame deve produrre l’elaborato progettuale assegnato durante il corso. Il criterio di valutazione consiste nell’assegnare una votazione compresa tra un minimo di 18/30 ed un massimo di 30/30.

Assessment

Verification of learning will consist of an oral exam. In order to take this exam, the student must produce a didactic exercise assigned during the course. The evaluation criterion is to assign a score between a minimum of 18/30 and a maximum of 30/30.

Programma del Corso

Il rodiggio ferroviario. Le resistenze al moto. Grado di prestazione. •Geometria del binario. Lo scartamento. Il livello trasversale. Intervia. Interasse del binario. • Effetto differenziale: raggio minimo. Fenomeno dello svio. Il sopralzo in curva: criteri di progetto. Definizioni di velocità. Lo sghembo. Allineamento e livello longitudinale. • La geometria del binario. Raccordi di transizione: la parabola cubica. Gli elementi geometrici del tracciato ferroviario. Le variabili dinamiche del moto. Criteri per la composizione del tracciato. Profilo longitudinale. Dispositivi del binario. Deviatoi: tipologie. Intersezioni. Scambio in curva. La manutenzione ferroviaria. Definizioni delle fasi e criteri per l’individuazione delle strategie di intervento. Il programma Ecotrack. Funzioni di degrado. Treni diagnostici. Controllo qualità del binario. Organizzazione database per la gestione della manutenzione. Cenni sull’esercizio ferroviario. Indice di compattezza. Potenzialità di una linea ferroviaria. • Criteri per la pianificazione del progetto di un aeroporto. Configurazione dell’infrastruttura aeroportuale. Concetto di capacità. Modelli per il calcolo della capacità: modelli analitici. Analisi preliminari di capacità: metodo FAA. Volume di servizio annuale. Calcolo del ritardo. Orientamento piste di volo. Superfici libere da ostacoli. Elementi caratteristici della strip Classificazione degli aeroporti. Distanze caratteristiche. Distanze richieste dagli aeromobili. Manovra di decollo. Distanza minima meteorologica per il decollo. Lunghezza teorica runway in decollo. Utilizzazione pista in atterraggio. Avvicinamenti strumentali di precisione e non. Lunghezza pista di volo in atterraggio. Curve di progetto FAA. Sezione trasversale runway e taxiway. Distanze di separazione. Pendenze trasversali. Superfici OFZ. Progetto taxiway e vie di uscita. Raggi curve planimetriche. Raccordi di ingresso in pista. Raccordi di uscita pista. Localizzazione delle bretelle di uscita. Distanza di visibilità. Calcolo del fillet. •Organizzazione traffico aereo. Aiuti visivi luminosi. Sistemi IOPA (VASIS e PAPI). Sistemi di illuminazione. Segnaletica. Progetto dei drenaggi dell’area aeroportuale. L’inserimento della strada nel territorio. Il progetto delle intersezioni stradali a raso. Tipologie. Analisi funzionale. I livelli di servizio. Il progetto geometrico. Calcolo della capacità dell’intersezione. • Il progetto delle rotatorie. Analisi funzionale e progettazione geometrica. Calcolo della capacità e livelli di servizio dei rami. Gli svincoli autostradali. Le tipologie delle rampe di svincolo. Il progetto delle rampe di decelerazione e accelerazione. Curve di transizione a raggio variabile. Il progetto delle zone di scambio e analisi funzionale.

Course Syllabus

The resistances to motion. Degree of performance of a railway line. Track geometry. Gauge track. Cross sections. Wheel-rail contact stresses. Curves and gradients. Superelevation. Transition curves. Longitudinal profile. Switches and crossing. Track maintenance and renewal. Inspection and detection systems. Track maintenance management systems: ECOTRACK system. Railway operation. The structure and organization of air transport. Airport master planning. Airport capacity and configuration: Capacity, demand and delay. Factors that affect capacity. Determination of runway capacities and delays: analytical approaches. Annual service volume. Preliminary capacity analyses. Determination of hourly delays. Runway configuration. Runway orientation. Obstructions to airspace: FAA and ICAO standards. Geometry design of the air side. Runway length. Clearways and stopways. Airports classification. Runway and taxiway cross-section. Obstacle-Free Zone. Longitudinal grade design for runways and stopways. Longitudinalgrade design for taxiways. Taxiway design. Characteristic distances. Air traffic organization. VASIS and PAPI systems. The airport lighting systems. Signposting. Airport drainage. Insertion of the road into the environment. The design of road intersections at ground level. Types. Functional analysis. Service levels. The geometric project. Calculation of the intersection capacity. The roundabout project. Functional analysis and geometric design. Capacity calculation and service levels of the branches. Motorway junctions. The types of ramps. The design of deceleration and acceleration ramps. Transition curves. The calculation of the optimal shape parameter of the hyperclotoid. The design of exchange areas and functional analysis.