PRESENTAZIONE

L'insegnamento introduce i discenti alle complesse interazioni che a livello globale regolano i rapporti tra crescita economica, mobilità e sviluppo sostenibile.

Dal punto di vista tecnologico si sintetizzano le problematiche legate ai diversi usi dei sistemi elettrici nella mobilità pubblica e privata, mettendo in particolare evidenza gli aspetti relativi a prestazioni, consumi energetici, inquinamenti.

Vengono trattate alcune particolarità dei sistemi ferroviari e viene dato particolare risalto a problematiche pianificatorie e di tipo economico nel trasporto pubblico locale.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Introduzione ai sistemi di trasporto e alle politiche pianificatorie nell’ambito dei trasporti su scala europea e nazionale. Classificazione dei sistemi di trasporto. Il trasporto delle merci e la logistica. Principi di gestione delle scorte. City logistics. L’intermodalità. Energia e trasporti. Analisi dei costi esterni dei trasporti. Principi di teoria della locomozione. Strumenti di analisi economica dei sistemi di trasporto. Principali tipologie di azionamenti elettrici impiegati nel settore. sistemi di alimentazione per veicoli su gomma, su rotaia e per natanti (accumulatori e celle a combustibile, sottostazioni di conversione, catenarie, motogeneratori).

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Alla fine dell’insegnamento lo studente sarà in grado di:

• Comprendere le problematiche relative alle emissioni di gas serra e di inquinanti locali dei veicoli con motori endotermici.
• Analizzare le forze resistenti agenti su un veicolo.
• Valutare l’accoppiamento motore-carico e la necessità di utilizzare un riduttore meccanico.
• Comprendere il funzionamento base dei motori a combustione interna più diffusi: motore ad accensione comandate e motore Diesel.
• Valutare il rendimento ed il consumo di combustibile teorico ed in reali missioni stradali di veicoli a combustione interna.
• Comprendere la struttura ed i principi funzionamento delle principali architetture di veicoli ibridi: ibrido parallelo, ibrido serie/parallelo ed ibrido serie.
• Valutare e confrontare il rendimento delle differenti architetture ibride in condizioni ideali e reali.
• Comprendere il funzionamento dei veicoli con celle a combustibile e le differenti modalità di produzione dell’idrogeno.
• Analizzare le differenti tipologie di accumulo elettrochimico, confrontando i valori tipici dei loro parametri principali.
• Comprendere i differenti metodi di stima dello stato di carica degli accumulatori elettrochimici.
• Analizzare la struttura ed il funzionamento di un motore sincrono a magneti permanenti con particolare interesse per il funzionamento in “deflussaggio”.
• Analizzare lo schema di controllo ad orientamento di campo per motori sincroni a magneti permanenti.
• Analizzare i differenti controlli “sensorless” per motori sincroni a magneti permanenti.
• Comprendere il funzionamento delle principali topologie di convertitori DC-DC e DC-AC isolati, con particolare riferimento alla ricarica di veicoli elettrici.
• Realizzare un modello in ambiente MATLAB/Simulink per valutare il rendimento ed il consumo di differenti architetture ibride.
• Realizzare un modello in ambiente MATLAB/Simulink di un controllo ad orientamento di campo per un motore sincrono a magneti permanenti.
• Realizzare un modello in ambiente MATLAB/Simulink di un convertitore “Dual Active Bridge”.
• Implementare un controllo ad orientamento di campo su un azionamento reale tramite l’utilizzo della piattaforma dSpace.
  
   
• Apprendere le nozioni di base dell’economia, dell’economia dei trasporti e della principale normativa specialistica necessarie alla comprensione dei fondamentali meccanismi di funzionamento del complesso settore dei trasporti
• Acquisire consapevolezza circa le ricadute economiche, finanziarie e gestionali derivanti dalle scelte tecnologiche e dalle soluzioni ingegneristiche
• Acquisire le nozioni necessarie per prendere parte con competenza ai processi di programmazione e pianificazione di un servizio di trasporto, merci o passeggeri (TPL), nonché di city logistics
• Acquisire le nozioni necessarie per collaborare fattivamente alla progettazione di reti o linee, nonché a processi di revisione di rete TPL, anche alla luce dell’impiego di sistemi di trasporto a basso o nullo impatto ambientale
• Acquisire le nozioni base le nozioni necessarie per prendere parte con competenza alla redazione di piani infrastrutturali, comprensive delle metodologie di valutazione ambientale
• Acquisire le basi dei metodi di valutazione di efficienza economica ed efficacia del servizio, oltre che degli interventi correttivi conseguenti, impiegati dai manager di settore
• Acquisire le competenze richieste per essere lavorativamente inseriti in imprese esercenti il servizio di trasporto, in Enti Pubblici regolatori del servizio e del territorio, nonché in soggetti industriali di settore
  
   
• Acquisire le nozioni necessarie per supportare la progettazione e l’installazione di tecnologie, gestirne i servizi nei settori pubblici e privati di mobilità integrata urbana ed extraurbana per passeggeri e merci;
• Comprendere l’impianto normativo ed organizzativo del settore del TPL (Trasporto Pubblico Locale), identificare gli ambiti di applicazione dei diversi sistemi a guida libera e vincolata;
• Acquisire le nozioni necessarie per supportare i processi di pianificazione e gestione di servizi pubblici e privati di mobilità integrata urbana ed extraurbana per passeggeri e merci.;
• Comprendere i processi organizzativi e logistici e dei flussi operativi dei servizi di mobilità urbana ed extraurbana e implementare le risorse smart e Internet of things per migliorare la programmazione dei servizi manutentivi;
• Saper organizzare, gestire e monitorare i processi di erogazione dei servizi integrati per la mobilità urbana ed extraurbana, analizzando i dati in entrata e in uscita nel contesto della gestione dei servizi; elaborare e documentare i processi di competenza per il controllo della qualità dei servizi di mobilità urbana ed extraurbana;
• Apprendere i paradigmi relativi alle prestazioni della flotta dei veicoli in esercizio, saper identificare i livelli di autonomia in riferimento ai profili di missione ed alle caratteristiche dei sistemi di accumulo e di ricarica;
• Comprendere il settore della guida autonoma, gli ambiti di applicazione ed il quadro normativo correlato.
• Saper identificare i ruoli prescritti dalla normativa europea per il settore ferroviario, conoscere le ricadute organizzative e tecnologiche, i ruoli e le competenze.
  
   
• Gestire le proprie interazioni sociali con atteggiamento collaborativo e comunicazione costruttiva in ambienti differenti
• Sviluppare la propria immaginazione e creatività, con riflessione critica e pensiero strategico 

PREREQUISITI

Conoscenza delle materie elettriche, in particolare relativamente agli azionamenti elettrici e all'elettronica di potenza.

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali in aula con ausilio delle slide del corso.
Esercitazioni simulative individuali con l’utilizzo del simulatore MATLAB/Simulink.
Esercitazioni sperimentali di gruppo in aula hardware durante le quali verrà implementato un codice di controllo su un azionamento elettrico reale.
 

PROGRAMMA/CONTENUTO

• Problematiche relative alle emissioni di gas serra e di inquinanti locali dei veicoli con motori endotermici.
• Forze resistenti agenti su un veicolo.
• Accoppiamento motore-carico e la necessità di utilizzare un riduttore meccanico.
• Funzionamento base dei motori a combustione interna più diffusi: motore ad accensione comandate e motore Diesel.
• Rendimento ed il consumo di combustibile teorico ed in reali missioni stradali di veicoli a combustione interna.
• Struttura ed i principi funzionamento delle principali architetture di veicoli ibridi: ibrido parallelo, ibrido serie/parallelo ed ibrido serie.
• Rendimento delle differenti architetture ibride in condizioni ideali e reali.
• Funzionamento dei veicoli con celle a combustibile e le differenti modalità di produzione dell’idrogeno.
• Tipologie di accumulo elettrochimico, confrontando i valori tipici dei loro parametri principali.
• Metodi di stima dello stato di carica degli accumulatori elettrochimici.
• Struttura e funzionamento di un motore sincrono a magneti permanenti con particolare interesse per il funzionamento in “deflussaggio”.
• Schema di controllo ad orientamento di campo per motori sincroni a magneti permanenti.
• Controlli “sensorless” per motori sincroni a magneti permanenti.
• Funzionamento delle principali topologie di convertitori DC-DC e DC-AC isolati, con particolare riferimento alla ricarica di veicoli elettrici.
   

• TPL (Trasporto Pubblico Locale) in Italia ed in Europa e sostenibilità ambientale;
• quadro normativo, pianificazione, organizzazione e gestione di una rete di TPL;
• vetture filoviarie ed a “grande capacità”, impianti filoviari;
• veicoli a guida autonoma, livelli di automatizzazione (SAE), impianti e sistemi di controllo;
• sistemi tranviari e tecnologie “wire free”;
• interoperabilità e sistemi interoperabili (tram-treno e treno-tram);
• impianti a fune (ascensori inclinati e verticali, funicolari, people mover);
• Il sistema ferrovia, quadro normativo europeo, ruoli e competenze;
• agenzie (ERA, ANSFISA), gestori infrastruttura, imprese ferroviarie, ECM, VIS;
• STI (Specifiche Tecniche di Interoperabilità);
• veicoli ferroviari (materiale rotabile di trazione e rimorchiato);
• impianti TE e loro gestione;
• orario ferroviario (progettazione e sua applicazione, orario grafico);
• gestione e controllo della circolazione ferroviaria;
• blocco fisso e mobile, ATP e ATC;
• ERTMS/ETCS e relativi sottosistemi (SST, SSB, RBC), GSM-R;

• Elementi di economia: terminologia, soggetti, domanda e offerta, equilibrio di mercato e formazione dei prezzi, elasticità della domanda
• Elementi di economia dei trasporti: peculiarità del settore con rivisitazione degli elementi di cui al punto precedente, metodi di analisi della domanda di trasporto passeggeri e merci
• Trasporto Pubblico Locale (TPL): complessità del settore, elementi caratteristici, fattori qualitativi
• il processo di riforma del TPL fino ad oggi: procedure di affidamento del servizio, parametri economici, contribuzione pubblica, confronto con situazione europea
• da servizio di trasporto a concetto di mobilità, la mobilità sostenibile e l’utilizzo di veicoli a basso o nullo impatto ambientale
• piani infrastrutturali per i trasporti: obiettivi, fasi, valutazione, scelta del progetto
• costi esterni dei trasporti e metodi per la valutazione di impatto (Analisi Costi Benefici, Analisi Multicriteria), City Logistics
• progettazione di reti di trasporto per il TPL, pianificazione e gestione del servizio
• parametri e indicatori di efficacia e di efficienza per la gestione di imprese di trasporto

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Slide delle lezioni rese disponibili su Aulaweb e bibliografia fornita durante lo svolgimento dell'insegnamento.

Federico M. Buttera: "Affrontare la complessità", Edizioni Ambiente, 2021.

DOCENTI E COMMISSIONI

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Secondo l'orario ufficiale.

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

Colloquio orale. 
Utilizzo del software MATLAB/Simulink durante il colloquio.

ITA: Gli studenti con disabilità o con DSA possono fare richiesta di misure compensative/dispensative per l'esame. Le modalità saranno definite caso per caso insieme al Referente per Ingegneria del Comitato di Ateneo per il supporto agli studenti disabili e con DSA. Gli studenti che volessero farne richiesta sono invitati a contattare il docente dell'insegnamento con congruo anticipo mettendo in copia il Referente per Ingegneria (https://unige.it/commissioni/comitatoperlinclusionedeglistudenticondisabilita.html), senza inviare documenti in merito alla propria disabilità.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

Il colloquio orale valuterà la capacità dell'allievo di affrontare problemi complessi come sintesi di competenze multidisciplinari acquisite in analogia a quanto potrebbe essere richiesto in ambito lavorativo.
La capacità di realizzare un modello simulativo in ambiente MATLAB/Simulink verrà valutata utilizzando direttamente il software al calcolatore durante il colloquio d'esame.
Durante le esercitazioni di gruppo in laboratorio sarà valutata la capacità di gestire le interazioni sociali con atteggiamento collaborativo e la capacità di sviluppare riflessione critica e pensiero strategico.