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Strade, Ferrovie e Aeroporti

Il gruppo “Strade, Ferrovie e Aeroporti” esplica le attività di didattica e di ricerca in molteplici ambiti che possono essere sommariamente così sintetizzati:

• l’ingegneria del sistema stradale e l’interazione veicolo-strada e utente-strada;
• i materiali e i test sperimentali;
• la sicurezza stradale;
• la manutenzione e la gestione delle infrastrutture di trasporto;
• la tutela dell’ambiente e la sostenibilità delle infrastrutture di trasporto;
• le infrastrutture ferroviarie;
• le infrastrutture aeroportuali.

Tali ambiti richiedono un approccio sempre più avanzato e specialistico, al fine di perseguire l’affidabilità dei sistemi di trasporto e, in particolare, consentire un’evoluzione delle norme tecniche per la progettazione, costruzione e manutenzione delle infrastrutture viarie, lineari e puntuali. Inoltre, tali obiettivi devono integrarsi con i temi più attuali della ricerca scientifica, orientati allo sviluppo di soluzioni sostenibili dal punto di vista ambientale, economico e sociale e in grado di assicurare elevati livelli di sicurezza, per contribuire al miglioramento delle condizioni di vita della collettività.

I docenti dell'Area partecipano attivamente alle Commissioni del Ministero delle Infrastrutture e Trasporti, del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici e ai gruppi di lavoro di UNI e del PIARC, contribuendo alla redazione di norme e linee guida relative ai materiali stradali, nonché alla progettazione, costruzione, gestione e manutenzione delle infrastrutture di trasporto; i docenti partecipano abitualmente a Congressi e Convegni nazionali e internazionali, con presentazione di memorie e risultati di studi e ricerche sperimentali.

L'attività di ricerca è sostenuta finanziariamente da convenzioni con Enti pubblici e privati, da contributi di Enti finanziatori Europei, dal MUR e dall’Ateneo.

I docenti del gruppo di ricerca organizzano annualmente numerosi seminari, con la collaborazione di esperti in campo nazionale ed internazionale.

Il gruppo dispone di un laboratorio "Materiali Stradali", in cui vengono condotte attività di ricerca sperimentale, nonché tutte le determinazioni e le prove "conto terzi", richieste da Amministrazioni Pubbliche e soggetti privati (su aggregati, leganti, conglomerati bituminosi e cementizi, e manufatti). Inoltre, il laboratorio è attrezzato per effettuare analisi per la valutazione delle caratteristiche superficiali delle pavimentazioni (regolarità e aderenza), del Pavement Condition Index (PCI) per la valutazione del degrado globale delle pavimentazioni, nonché valutazioni specialistiche per la caratterizzazione del rumore e delle vibrazioni prodotte dal traffico stradale, ferroviario e aeroportuale.

L’ingegneria del sistema stradale e l’interazione veicolo-strada e utente-strada

Le linee di ricerca in questo campo si concentrano sui principi dell’ingegneria stradale e in particolare sull’interazione tra caratteristiche geometriche delle infrastrutture stradali, manovre veicolari, comportamento di guida dei conducenti, innovazione tecnologica per il miglioramento della sicurezza e della regolarità della circolazione. Le ricerche sviluppate mirano ad approfondire la conoscenza dell’andamento delle traiettorie veicolari e la determinazione delle velocità operative, nonché l’interazione tra veicolo e infrastruttura, mediante l’analisi dei dati rilevati da sensori fissi e mobili, con particolare attenzione ai dati ottenuti dalla georeferenziazione di veicoli immersi nei flussi di traffico (Floating Car Data, FCD). Tali ricerche comprendono anche l’analisi del contesto territoriale in cui le strade sono collocate per poter valutare le funzioni e le prestazioni della rete viaria e le relative implicazioni sulla sicurezza della circolazione. Gli studi mirano inoltre a valutare l’efficacia dei limiti dinamici di velocità, ad adottare sistemi di segnaletica intelligente per il miglioramento della sicurezza stradale e, in prospettiva, a concorrere al controllo del moto veicolare mediante l’uso dei sistemi di assistenza alla guida e l’implementazione della guida autonoma. Altri contributi riguardano la definizione di procedure per la valutazione delle caratteristiche geometriche delle strade esistenti e l’ottimizzazione delle ispezioni di sicurezza. Le ricerche includono anche approcci BIM alla progettazione, gestione e valutazione costi-benefici per infrastrutture complesse.

I materiali e i test sperimentali

Il gruppo di ricerca svolge attività scientifica e sperimentale nel campo dei materiali per le infrastrutture di trasporto. In questo ambito rientrano le ricerche indirizzate alla definizione di criteri di valutazione dell'idoneità dei materiali impiegati nella costruzione del "corpo stradale" per tutte le infrastrutture di trasporto. Le principali linee di ricerca riguardano lo sviluppo e la caratterizzazione di miscele bituminose innovative, spesso ottenute mediante l’impiego di materiali riciclati e scarti industriali (gomma, ceneri da gassificazione, fanghi dragati, RAP, end-of-waste da C&D, etc.). Il gruppo analizza il comportamento meccanico e la durabilità di tali materiali attraverso prove di laboratorio e simulazioni utilizzando modellazioni numeriche agli elementi finiti. Un filone specifico indaga le cause dei fenomeni di blistering e bleeding e i loro meccanismi termo-idraulici. Le attività comprendono anche l’analisi della tessitura superficiale e delle relazioni tra mix-design, con riguardo alla compattazione e alle prestazioni e funzionali (aderenza, rumorosità). Altri studi approfondiscono l’impiego di nanoadditivi per migliorare le proprietà reologiche e di resistenza a fatica dei conglomerati bituminosi. Completano le ricerche l’impiego di tecniche di imaging digitale e iperspettrale per valutare l’adesione bitume-aggregato e lo sviluppo di modelli per l’impiego sostenibile di materiali alternativi nelle infrastrutture di trasporto.

La sicurezza stradale

Il gruppo di ricerca si occupa di analizzare, modellare e migliorare la sicurezza delle infrastrutture viarie e degli utenti, con un approccio integrato che combina strumenti sperimentali, numerici e statistici. Le attività riguardano la valutazione del rischio e la gestione proattiva della sicurezza su strade urbane e extraurbane, attraverso metodologie di ispezione, analisi geometrica e uso di dati di traffico reali. Particolare attenzione è rivolta alla sicurezza degli utenti vulnerabili, con studi quantitativi sui conflitti tra pedoni, ciclisti e veicoli in intersezioni urbane e proposte di layout progettuali più sicuri. Il gruppo sviluppa inoltre nuovi criteri per la progettazione e l’ottimizzazione delle barriere di sicurezza stradale, anche mediante simulazioni agli elementi finiti e l’impiego di soluzioni progettuali innovative. Le ricerche comprendono infine la valutazione prestazionale di tutti i sistemi di contenimento e di arredo stradale, con l’obiettivo di ridurre la frequenza e la gravità degli incidenti e favorire una mobilità più sicura e sostenibile.

La manutenzione e la gestione delle infrastrutture di trasporto

Il gruppo di ricerca sviluppa metodi e tecnologie innovative per il monitoraggio, la diagnosi e la gestione delle reti stradali, ferroviarie e aeroportuali. Le attività spaziano dalla valutazione dello stato delle pavimentazioni tramite indicatori sintetici come IRI e vibrazioni corpo-intero (WBV), alla definizione di sistemi di gestione della manutenzione (PMS e RAMS) basati su criteri economici e prestazionali. Il gruppo ha sviluppato strumenti a basso costo e sistemi automatizzati di monitoraggio, basati su tecnologie Raspberry PI e sensori inerziali, per il rilievo continuo delle superfici stradali, ciclabili e ferrate. Parallelamente, conduce ricerche sull’applicazione dell’intelligenza artificiale e del deep learning per la rilevazione automatica di fessure e ammaloramenti superficiali delle pavimentazioni. Ulteriori linee di lavoro riguardano la modellazione dei difetti delle pavimentazioni, comprese quelle storiche in pietra, la definizione di indici globali di degrado e la sperimentazione di prototipi robot per la manutenzione automatizzata delle buche. L’obiettivo è ottimizzare le strategie di intervento, migliorare la sicurezza e il comfort degli utenti, e infine promuovere una manutenzione più sostenibile ed efficiente delle infrastrutture di trasporto.

L'ambiente e la sostenibilità

Il gruppo di ricerca si occupa della riduzione degli impatti ambientali associati alle infrastrutture di trasporto e ai materiali da costruzione, adottando un approccio integrato e multidisciplinare basato sull’analisi del ciclo di vita (LCA) per la valutazione oggettiva della sostenibilità ambientale, economica e sociale delle soluzioni proposte. Le attività comprendono la ricerca e la sperimentazione di materiali riciclati e/o riciclabili (aggregati da demolizione, ceneri da biomasse, fanghi, scarti industriali) per il loro impiego in pavimentazioni e opere civili, con l’obiettivo di ridurre il consumo di risorse naturali e le emissioni di CO₂. Il gruppo sviluppa inoltre linee guida e strumenti operativi per l’applicazione dei Criteri Ambientali Minimi (CAM) Strade, supportando la progettazione e la gestione di infrastrutture conformi ai requisiti di sostenibilità previsti dalla normativa. Parallelamente, sono in corso studi dedicati allo sviluppo e alla valutazione di pavimentazioni fotovoltaiche, analizzate in termini di rendimento energetico, durabilità, sicurezza, integrazione nei contesti urbani e compatibilità con le normative tecniche vigenti. Le attività di ricerca comprendono anche strategie per la mitigazione dei cambiamenti climatici, analizzando gli effetti delle infrastrutture su fenomeni come le isole di calore urbane e la gestione sostenibile delle acque meteoriche. Altri filoni riguardano la progettazione eco-efficiente di pavimentazioni permeabili, l’ottimizzazione energetica di sistemi infrastrutturali (come l’illuminazione di gallerie) e la valutazione ambientale di sottosistemi infrastrutturali. Completano le attività studi su nuovi leganti e calcestruzzi a ridotto impatto ambientale, nonché lo sviluppo di modelli previsionali per ridurre l’impronta ecologica di cementifici e processi produttivi. L’obiettivo complessivo è promuovere una transizione verso infrastrutture resilienti e climaticamente neutre, a supporto della mobilità sostenibile e della tutela ambientale.

Le infrastrutture ferroviarie

Le linee di ricerca del gruppo si concentrano sul monitoraggio delle infrastrutture ferroviarie e metropolitane mediante l’impiego di tecniche di rilievo avanzate (mobile mapping, laser scanner, termocamere, radar) per la digitalizzazione in ambiente BIM. Tale processo consente al gestore un’efficace manutenzione mediante l’integrazione e l’aggiornamento dei dati, migliorando la gestione dell’infrastruttura nell’intero ciclo di vita. Sono state sviluppate metodologie innovative per l’ispezione e la diagnostica di gallerie ferroviarie, mirate al miglioramento della sicurezza, dell’efficienza e della sostenibilità. I tratti ferroviari all’aperto sono stati monitorati mediante sistemi a basso costo installati a bordo treno valutando anche il comfort degli utenti. Altre attività hanno riguardato le analisi delle vibrazioni generate dall’esercizio ferroviario, sviluppando modelli previsionali per la propagazione delle onde nel terreno e soluzioni di mitigazione. Ulteriori ricerche hanno riguardato la progettazione geometrica e il potenziamento di linee ferroviarie esistenti, la valutazione economica della manutenzione e l’analisi delle prestazioni delle sovrastrutture nel tempo, in relazione all’evoluzione della domanda di trasporto.

Le infrastrutture aeroportuali

Le principali linee di ricerca riguardano lo sviluppo di modelli quantitativi per la definizione delle Public Safety Zones (PSZ) e la valutazione del rischio per terzi derivante da incidenti aerei nelle zone limitrofe agli aeroporti. Tale attività, svolta in collaborazione con ENAC, ha portato alla redazione di linee guida adottate a livello nazionale. Il gruppo ha inoltre approfondito le tecniche di analisi per stimare la probabilità e le conseguenze degli incidenti di tipo veer-off e overrun, proponendo metodologie innovative per la gestione della sicurezza aeroportuale in linea con gli standard ICAO. Altri ambiti di studio includono la valutazione della capacità sostenibile degli aeroporti, l’analisi dell’impatto del traffico e del fattore umano sul controllo aereo, e la pianificazione efficiente dei terminal. Le ricerche si estendono anche agli aspetti ambientali, con modelli per la riduzione delle emissioni inquinanti e l’ottimizzazione delle fasi di rullaggio, contribuendo a integrare sicurezza, sostenibilità e pianificazione territoriale nel sistema aeroportuale.