Ricostruzione di flussi veicolari su scala regionale: progettazione e implementazione di un modello

Si mostrano i passi seguiti nello sviluppo di un modello matematico e simulativo che mira a ricostruire il campo di flusso veicolare della rete stradale della regione Emilia Romagna. Si descrivono le fonti di dati utilizzate per la ricostruzione: dispositivi GPS a bassa capillarit�� e spire induttive su strada; si discute delle caratteristiche dei dati e dei problemi intrinseci e contingenti da cui sono affetti, nonch�� delle metodologie adottate nel tentativo di risolvere questi problemi. Si illustra l���idea centrale alla base delle ricostruzioni, e si descrive un criterio di validazione del modello. Si mostrano i risultati dei vari algoritmi ideati, ognuno affiancato dal parametro di validit��, evidenziando quale metodo produca risultati migliori. Si conclude discutendo delle potenzialit�� del modello in termini di applicabilit�� in altre regioni o zone geografiche.

Ricostruzione di flussi veicolari su scala regionale: analisi dei dati disponibili

Si mostra l���evoluzione di un modello fisico-matematico atto alla ricostruzione dei fussi nell���intera regione Emilia Romagna partendo da due sorgenti di dati: dati sparsi con bassa risoluzione spaziale senza errore e dati distribuiti in tutta la regione con percentuale rispetto alla totalit�� di autoveicoli ignota. Si descrive l���elaborazione dei dati e l���evoluzione del modello nella sua storicit�� fino ad ottenere un buon risultato nella ricostruzione dei fussi. Inoltre si procede ad analizzare la natura dei dati e la natura del problema per ottenere una buona soluzione in grado di descrivere il sistema e per essere facilmente estesa ad altre regioni. Dopo aver definito un metodo di validazione si confrontano svariati risultati di modelli differenti mostrando un���evoluzione nella ricerca di un modello che risolva il problema con tempi computazionali accettabili in modo da ottenere un sistema real-time.

Modellistica e simulazione di centrali idroelettriche

La dissertazione espone le tecniche che sono alla base della modellazione e della simulazione di centrali idroelettriche, focalizzando l���attenzione sul sistema idraulico, che rappresenta il suo elemento costitutivo pi�� importante e problematico.

Direct detection of molecular biorecognition by dipole sensing mechanism.

This work investigates the feasibility of transducing molecular-recognition events into a measurable potentiometric signal. It is shown for the first time that biorecognition of acetylcholine (ACh) can be translated to conformational changes in the enzyme, acetylcholine-esterase (AChE), which in turn induces a measurable change in surface potential. Our results show that a highly sensitive detector for ACh can be obtained by the dilute assembly of AChE on a floating gate derived field effect transistor (FG-FET). A wide concentration range response is observed for ACh (10(-2)-10(-9)M) and for the inhibitor carbamylcholine CCh (10(-6)-10(-11)M). These enhanced sensitivities are modeled theoretically and explained by the combined response of the device to local pH changes and molecular dipole variations due to the enzyme-substrate recognition event.

Towards the formation of neuro-transistor artificial chemical synapse

Highly sensitive biosensor for detection of acetylcholine (ACh) and competitive acetylcholinesterase (AChE) inhibitor, eserine, is investigated. Peculiar microelectronic configuration of an ion-sensitive field-effect transistor (ISFET) in addition to a right choice of the pH-transducing nanolayers allows recording a response of the enzyme-modified ISFET (EnFET) to a wide range of ACh concentrations. We demonstrate a remarkable improvement of at least three orders of magnitude in dose response to ACh. Described bioelectronic system reveals clear response, when the catalytic activity of the immobilized AChE is inhibited in a reversible manner by eserine, competitive inhibitor of AChE. ��2007 IEEE.

Highly efficient detector of the neurotransmitter ACh and AChE inhibitors

Among the variety of applications for biosensors one of the exciting frontiers is to utilize those devices as post-synaptic sensing elements in chemical coupling between neurons and solid-state systems. The first necessary step to attain this challenge is to realize highly efficient detector for neurotransmitter acetylcholine (ACh). Herein, we demonstrate that the combination of floating gate configuration of ion-sensitive field effect transistor (ISFET) together with diluted covalent anchoring of enzyme acetylcholinesterase (AChE) onto device sensing area reveals a remarkable improvement of a four orders of magnitude in dose response to ACh. This high range sensitivity in addition to the benefits of peculiar microelectronic design show, that the presented hybrid provides a competent platform for assembly of artificial chemical synapse junction. Furthermore, our system exhibits clear response to eserine, a competitive inhibitor of AChE, and therefore it can be implemented as an effective sensor of pharmacological reagents, organophosphates, and nerve gases as well. �� 2007 Materials Research Society.

Indirect study of (p, alpha) and (n, alpha) reactions induced on boron isotopes

Several experiments were performed to investigate both (p, alpha) and (n, alpha) reactions induced on boron isotopes, by means of Quasi-Free (QF) reactions induced on deuteron target. The experimental study of the astrophysically relevant, (11)B(p, alpha(0))(8)Be reaction was performed by selecting the QF-contribution on the (2)H((11)B, alpha(8)(0)Be)n reaction. Moreover, due to the large interest of a better understanding of (n, alpha) reactions both for nuclear and astrophysical developments, a preliminary study of the (10)B(n, alpha)(7)Li through the QF (2)H((10)B, alpha(7)Li)p reaction was also performed. The results concerning the two experiments will be shown and discussed.

Analisi della rete di trasporto di Manduria: implementazione di un modello di simulazione

Il sistema viabile rappresenta una parte fondamentale nella dinamica dei trasporti al servizio della mobilit�� di trasporti e merci. La mobilit��, ha fatto registrare ritmi di crescita sostenuti nel corso degli anni. Le trasformazioni sociali, del mercato del lavoro, lo sviluppo produttivo e commerciale, la posizione baricentrica tra le province jonca salentina e brindisina fanno di Manduria, una realt�� dove �� necessario prestare attenzione al sistema dei trasporti. Tuttavia la rete statale di vecchio stampo che risulta utilizzata, soprattutto da quote di mobilit�� interprovinciale per questioni di economicit�� del percorso e dal momento che manca una rete viaria ordinaria funzionale e scorrevole che colleghi in modo capillare il territorio fanno si che la Strada Statale 7ter risulti congestionata in maniera diffusa. La Superstrada di nuova costruzione sarebbe potuta essere un importante arteria stradale allacciandosi alla SS Taranto Brindisi Lecce collegando il sud della provincia Jonica in modo capillare ai comuni della provincia Taranto e Lecce, la quale non �� stata ultimata ed avrebbe rappresentato una valida alternativa alla statale esistenti. Oltre a favorire i collegamenti tra il territorio jonico, brindisino e quello salentino, tale intervento sarebbe stato necessario per ridurre la componente di traffico di attraversamento di una serie di centri urbani, tra cui il Comune di Manduria. In questa tesi, sulla base dei dati raccolti dall���ultimo censimento nell���ambito provinciale e del Comune di Manduria, verr�� implementato il funzionamento del Piano del Traffico stradale del Comune di Manduria e verranno condotte delle simulazioni, con l���ausilio del software di pianificazione di sistemi di trasporto stradale Omnitrans, versione demo, scaricabile gratuitamente dal sito www.omnitrans-international.com. Si ricercheranno stime sul funzionamento della rete, valutando la congestione del traffico ed eventualmente in termini di aumento della sicurezza e riduzione dell���inquinamento atmosferico.

Cyclotron production of 11^C: experimental assessment of saturation yield and validation with Monte Carlo simulation

Nell'ambito della Fisica Medica, le simulazioni Monte Carlo sono uno strumento sempre pi�� diffuso grazie alla potenza di calcolo dei moderni calcolatori, sia nell'ambito diagnostico sia in terapia. Attualmente sono disponibili numerosi pacchetti di simulazione Monte Carlo di carattere "general purpose", tra cui Geant4. Questo lavoro di tesi, svolto presso il Servizio di Fisica Sanitaria del Policlinico "S.Orsola-Malpighi", �� basato sulla realizzazione, utilizzando Geant4, di un modello Monte Carlo del target del ciclotrone GE-PETtrace per la produzione di C-11. Nel modello sono stati simulati i principali elementi caratterizzanti il target ed il fascio di protoni accelerato dal ciclotrone. Per la validazione del modello sono stati valutati diversi parametri fisici, tra i quali il range medio dei protoni nell'azoto ad alta pressione e la posizione del picco di Bragg, confrontando i risultati con quelli forniti da SRIM. La resa a saturazione relativa alla produzione di C-11 �� stata confrontata sia con i valori forniti dal database della IAEA sia con i dati sperimentali a nostra disposizione. Il modello �� stato anche utilizzato per la stima di alcuni parametri di interesse, legati, in particolare, al deterioramento dell'efficienza del target nel corso del tempo. L'inclinazione del target, rispetto alla direzione del fascio di protoni accelerati, �� influenzata dal peso del corpo del target stesso e dalla posizione in cui questo �� fissato al ciclotrone. Per questo sono stati misurati sia il calo della resa della produzione di C-11, sia la percentuale di energia depositata dal fascio sulla superficie interna del target durante l'irraggiamento, al variare dell'angolo di inclinazione del target. Il modello che abbiamo sviluppato rappresenta, dunque, un importante strumento per la valutazione dei processi che avvengono durante l'irraggiamento, per la stima delle performance del target nel corso del tempo e per lo sviluppo di nuovi modelli di target.

Transizione a stati congestionati in modelli di traffico

La congestione del tra���co �� un fenomeno molto familiare, con il quale si ha a che fare nelle pi�� svariate occasioni. Dal punto di vista ���sico, il ���usso del tra���co rappresenta un sistema di particelle interagenti (i ve- icoli) in condizione di non equilibrio. L���e���etto complessivo di un sistema composto da molte particelle interagenti �� la creazione di una instabil- it��, osservata empiricamente, nello stato di free ���ow (scorrimento libero), causata dall���aumentare delle ���uttuazioni. In questi casi di parla di phan- tom tra���c jam, ovvero una congestione che ha origine senza cause appar- enti, come incidenti o lavori in corso. Sar�� dimostrato come la condizione di stop & go si veri���chi spontaneamente se la densit�� media dei veicoli eccede un certo valore critico. L���importanza di poter predire una congestione stradale non �� un problema puramente matematico, ma ha risvolti socio-economici non indi���erenti. Infatti, le caratteristiche della mobilit�� e dei sistemi di trasporto sono strettamente legate alla struttura della comunit�� e alla qualit�� della vita. Con il seguente studio si cercher�� di trovare un osservabile facilmente calcolabile, che potrebbe essere un predittore della formazione di uno stato congestionato con un intervallo di tempo su���cientemente adeguato. A tal ���ne sono state prese in considerazione misure relative alle condizioni del tra���co su strade provinciali dell���Emilia-Romagna, tramite un sistema MTS composto da 3509 spire che registra i passaggi delle macchine; in seguito, per poter avere una comprensione maggiore dei fenomeni che si manifestano durante la transizione a stato congestionato, si �� provveduto a creare un modello matematico utilizzato per le simulazioni al computer. I risultati ottenuti dalle simulazioni, poi, sono stati utilizzati per trovare l���osservabile cercato nei dati pervenuti dalle strade campione.

Fluid dynamic analysis of trees influence in dispersion of pollutant in urban street canyon

degli elementi vegetali nella dinamica e nella dispersione degli inquinanti nello street canyon urbano. In particolare, �� stato analizzata la risposta fluidodinamica di cespugli con altezze diverse e di alberi con porosit�� e altezza del tronco varianti. Il modello analizzato consiste in due edifici di altezza e larghezza pari ad H e lunghezza di 10H, tra i quali corre una strada in cui sono stati modellizati una sorgente rappresentativa del traffico veicolare e, ai lati, due linee di componenti vegetali. Le simulazioni sono state fatte con ANSYS Fluent, un software di "Computational Fluid Dynamics"(CFD) che ha permesso di modellizare la dinamica dei flussi e di simulare le concentrazioni emesse dalla sorgente di CO posta lungo la strada. Per la simulazione �� stato impiegato un modello RANS a chiusura k-epsilon, che permette di parametrizzare i momenti secondi nell'equazione di Navier Stokes per permettere una loro pi�� facile risoluzione. I risultati sono stati espressi in termini di profili di velocit�� e concentrazione molare di CO, unitamente al calcolo della exchange velocity per quantificare gli scambi tra lo street canyon e l'esterno. Per quanto riguarda l'influenza dell'altezza dei tronchi �� stata riscontrata una tendenza non lineare tra di essi e la exchange velocity. Analizzando invece la altezza dei cespugli �� stato visto che all'aumentare della loro altezza esiste una relazione univoca con l'abbassamento della exchange velocity. Infine, andando a variare la permeabilit�� delle chiome degli alberi �� stata trovatta una variazione non monotonica che correla la exchange velocity con il parametro C_2, che �� stata interpretata attraverso i diversi andamenti dei profili sopravento e sottovento. In conclusione, allo stadio attuale della ricerca presentata in questa tesi, non �� ancora possibile correlare direttamente la exchange velocity con alcun parametro analizzato.

Un modello spazialmente distribuito per la modellazione fisicamente basata del contributo locale al trasporto solido in sospensione in alvei fluviali

La presente tesi di dottorato si propone lo sviluppo di un modello spazialmente distribuito per produrre una stima dell'erosione superficiale in bacini appenninici. Il modello �� stato progettato per simulare in maniera fisicamente basata il distacco di suolo e di sedimento depositato ad opera delle precipitazioni e del deflusso superficiale, e si propone come utile strumento per lo studio della vulnerabilit�� del territorio collinare e montano. Si �� scelto un bacino collinare dell'Appennino bolognese per testare le capacit�� del modello e verificarne la robustezza. Dopo una breve introduzione per esporre il contesto in cui si opera, nel primo capitolo sono presentate le principali forme di erosione e una loro descrizione fisico-matematica, nel secondo capitolo verranno introdotti i principali prodotti della modellistica di erosione del suolo, spiegando quale interpretazione dei fenomeni fisici �� stata data. Nel terzo capitolo verr�� descritto il modello oggetto della tesi di dottorando, con una prima breve descrizione della componente afflussi-deflussi ed una seconda descrizione della componente di erosione del suolo. Nel quarto capitolo verr�� descritto il bacino di applicazione del modello, i risultati della calibrazione ed un'analisi di sensitivit��. Infine si presenteranno le conclusioni sullo studio.

Studio del livello di servizio del nodo TANGENZIALE-AEROPORTO-TRIUMVIRATO

Lo studio qui condotto �� atto a valutare il livello di servizio della rotatoria posta in corrispondenza del nodo Aeroporto-Triumvirato-Tangenziale, nodo che ha un grande interesse dal punto di vista del traffico veicolare. Si illustra la situazione precedente la realizzazione dell���opera e quindi il livello di servizio con il software HCS2000. Successivamente, si studia il comportamento della rotatoria senza sottopasso estrapolando i risultati per il livello di servizio con il software SIDRA. Con lo stesso strumento di valutazione, poi lo stato attuale, la rotatoria con il sottopasso. L���ultima parte dello studio riguarda una simulazione che nasce dal confronto di flussi di movimenti negli anni 1999 e 2006. Quindi �� stata valutata una situazione probabile, nata dall���aumento percentuale dei movimenti su tutti gli accessi e la relativa proposta di intervento.

Contributo della modellistica idrologica all'analisi di suscettivit�� alle frane superficiali in argilla

L'Appenino Emiliano �� tra le zone pi�� franose al mondo; i fenomeni che la interessano sono abbastanza lenti e quindi mai catastrofici, ma, vista la loro diffusione, molto dannosi per le infrastrutture. La ricerca della pericolosit�� associata alle frane si distingue in previsione spaziale e previsione temporale; la prima, detta anche suscettivit��, �� il tema del presente lavoro. La suscettivit�� �� volta alla realizzazione di carte di propensione al dissesto, relative e indipendenti dal tempo. Dall'inizio degli anni '90 sono disponibili in letteratura diversi modelli per rispondere a questa esigenza, i quali sono generalmente costituiti da una componente geo-meccanica (di solito il modello del Pendio Infinito) e una idrologica. Il presente lavoro si concentra su quest'ultima che, nei diversi modelli, presenta la maggiore variet��, e cerca di capire quale sia il contributo che questa componente pu�� dare all'analisi di suscettivit�� in un'area argillosa. Per valutare questo contributo, sono stati applicati ad un'area di studio rappresentativa, diversi modelli fisicamente basati noti in letteratura o creati appositamente. Le informazioni dinamiche dei modelli transitori sono state integrate nel tempo secondo diversi metodi che tengono conto della permanenza delle condizioni critiche nel versante. I risultati dell'analisi suggeriscono che, nell'area di studio, e presumibilmente nelle aree a prevalenza argillosa in genere, per la determinazione della suscettivit�� alle frane, il contributo di un modello fisicamente basato, completo di componente geo-meccanica e componente idrologica accoppiate, �� assolutamente trascurabile rispetto ad un semplice modello geo-meccanico basato sulla sola pendenza come quello del Pendio Infinito. Le indicazioni provenienti da un modello completo possono essere ridondanti o addirittura fuorvianti se questo non �� adatto alle caratteristiche dell'area in studio e ben calibrato.