CORSO DI SISTEMI DI MOVIMENTAZIONE E STOCCAGGIO TERMINALI PARTE A

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1 CORSO DI SISTEMI DI MOVIMENTAZIONE E STOCCAGGIO TERMINALI PARTE A 1

2 TERMINALI INTERMODALI STRADA-ROTAIA Il terminale intermodale strada-rotaia è composto fondamentalmente da tre sottosistemi: Sistema ferroviario: si compone di fasci di binario collegati alle linee ferroviarie: fascio di presa e consegna ; binari operativi ( sui quali avviene lo scarico ed il carico delle unità di carico dai carri ferroviari); fascio di appoggio che serve per la sosta dei treni in attesa di scarico o di carico. Sistema stradale: strade di accesso al terminale; aree di parcheggio; corsie di scorrimento; corsie di scarico e carico. Sistema di trasbordo: è costituito dalle unità di movimentazione; dalle aree dove esse operano; dalle corsie ed aree di stoccaggio. Le unità di movimentazione utilizzate sono soprattutto gru a portale e gru frontali ( reach stacker ). 2

3 Schema di terminale intermodale strada-rotaia con gru semovente frontale ( reach stacker ). 3

4 Schema di terminale intermodale strada-rotaia con gru a portale ( transtainer ). Corsie di stoccaggio Corsia di circolazione Corsia di carico/scarico Trasbordo treno gomma Fascio di presa e consegna 4

5 Tre binari operativi -corsie di scorrimento -corsie di carico/scarico -rotaia del trastainer - vie di stoccaggio Schema di un terminale strada-rotaia: fascio di presa e consegna; due moduli gru (con due gru a portale ciascuno) con tre binari operativi ciascuno, fascio di appoggio per l attesa dei treni arrivati che devono essere scaricati o che caricati sono in attesa di partire. 5

6 Sezione trasversale di un terminale con tre binari operativi. Quattro corsie di stoccaggio. Corsie di scarico/carico e di scorrimento esterne alle rotaie della gru. scorrimento carico/scarico stoccaggio 6

7 Schema minimo: 1 binario di carico e scarico, una gru frontale. Corsia di carico/scarico, corsie di circolazione. Possibile per una coppia di treni giorno (coppia di treni: il treno arrivo al mattino, viene scaricato, e riparte, una volta ricaricato, verso la destinazione di provenienza). Domanda movimentata < t/anno (valore orientativo). 7

8 Schema minimo: 2 binari operativi, 2 gru frontali. Corsie di carico/scarico, corsie di circolazione. Possibile per due coppie di treni giorno (arrivo al mattino, partenza alla sera). Domanda movimentata < t/anno (valore orientativo). 8

9 Sezione trasversale Verona Quadrante Europa : modulo con tre binari operativi e tre corsie di stoccaggio, fra i binari della gru. Una corsia di stoccaggio, una corsia di carico/scarico, una corsia di circolazione sotto lo sbraccio della gru. Due gru a portale (a sbraccio) per modulo. Planimetria 9

10 Sezione trasversale Planimetria Verona Quadrante Europa : modulo con tre binari operativi, tre corsie di stoccaggio, una corsia di carico/scarico, una corsia di circolazione, fra i binari della gru. Due gru a portale per modulo. All esterno dei binari della gru a portale operano delle gru frontali con 10 funzione complementare.

11 11 Interporto di Verona Quadrante Europa (in primo piano il Terminale Intermodale)

12 Terminale intermodale di Verona Quadrante Europa con il progetto dell ampliamento (Inaugurato a ottobre 2009). Fascio di appoggio 12

13 Terminale intermodale di Verona Quadrante Europa : stato attuale 13

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15 Schema terminale Hupac a Busto Arsizio Gru a portale (di appoggio ) con ruote in gomma, Fascio di appoggio modulo gru, con due gru a portale su rotaia, tre binari operativi, 1 corsia di carico/scarico, 1 corsia di circolazione, 2 corsie di stoccaggio. modulo gru, con due gru a portale su rotaia, due binari operativi, 1 corsia di carico/scarico, 1 corsia di circolazione, 3 corsie di stoccaggio. 15

16 Caratteristiche del terminale Hupac di Busto Arsizio (prima dell ampliamento) 16

17 Il terminal Hupac di Busto Arsizio è stato raddoppiato: è stato costruito un nuovo terminale nelle vicinanze di quello precedente Due moduli gru (A e B). Ciascuno con: due gru a portale su rotaia, tre binari operativi ( m), 1 corsia di carico/scarico, 1 corsia di circolazione, 4 corsie di stoccaggio. 17

18 Dimensionamento di un terminale strada-rotaia Parto dalla domanda prevista di traffico. Si fa riferimento a t/anno per una coppia di treni al giorno. (Nel caso usuale arrivo al mattino e partenza alla sera). Si tratta di un dato medio indicativo derivante dall esperienza. Gestione cosiddetta statica : mi serve un binario operativo per ciascun coppia treni/giorno. Gestione cosiddetta dinamica con coefficiente d: servo d coppie di treni/giorno per ciascun binario operativo. Generalmente d vale 2 o 3. 18

19 Esempio 1: con due moduli gru (con due gru a portale su rotaia per modulo), con tre binari operativi per modulo, con un coefficiente dinamico pari a 2 posso servire una domanda fino a: x 6 x 2 = t/anno n. binari Coefficiente dinamico operativi Esempio 2: con 1 modulo gru (con due gru a portale su rotaia per modulo), con tre binari binari operativi, più 1 modulo con due binari operativi (sempre con due gru a portale su rotaia per modulo), con un coefficiente dinamico pari a 2 posso servire una domanda fino a: x 5 x 2 = t/anno n. binari operativi Coefficiente dinamico 19

20 Esempio 3: come esempio 1, ma con coefficiente dinamico pari a 3: in questo caso posso servire una domanda fino a: x 6 x 3 = t/anno n. binari operativi Coefficiente dinamico 20

21 Verifica della capacità di movimentazione Dati: 6x3 coppie di treni blocco n. binari operativi Coefficiente dinamico Ciascun treno blocco 25 carri (ciascun carro circa 20 m, lunghezza treno blocco: 500 m) Unità di carico (casse mobili, container, semirimorchi) = n.carri x1,4 Generalmente su un carro ho un container da 40 ( o cassa mobile lunga ), oppure due container da 20 (o due casse mobili corte ). Il coefficiente 1,4 è stato suggerito come media delle percentuali per cui ho le due situazioni. E un valore indicativo, in generale questo coefficiente lo devo considerare un input del problema. La capacità dei moderni carri pianali (per esempio carro Rgs delle FS) è comunque di 3 container da 20 oppure di un container da 40 più uno da

22 3 container da 20 un container da 40 più uno da 20.

23 Ammettiamo di avere un 20% trasbordo diretto da treno a treno; 40% trasbordo treno-corsia di stoccaggio-veicolo stradale (o viceversa) ; 40% trasbordo diretto carro ferroviario- veicolo stradale (o viceversa). Di conseguenza avrò: 0,5x 0,2 + 2x 0,4 + 1 x 0,4 = 1,3 movimentazioni per ogni unità di carico Per manipolare un treno (in arrivo o in partenza) eseguo 1,3x1,4x movimentazioni. Quindi in totale per le 18 coppie di treni blocco ho: 2 x 18 x 46 = 1656 movimentazioni unità di carico /giorno Quella che abbiamo visto è la domanda di movimentazione, vediamo di proporzionare una adeguata offerta di movimentazione. 23

24 4 transtainer su rotaia, operanti su 2 turni di 8 ore, ammettendo un capacità media per ciascun transtainer su rotaia di 16 movimenti/h (si può anche arrivare a movimenti/h, ma anche a 30 movimenti/h), hanno una capacità di movimentazione pari a: 4x2x8x16=1024 movimenti /giorno (questo è un valore cautelativo, in quanto 16 è considerato un valore minimo per la capacità di movimentazione di un transtainer ) Affianco alle gru a portale 4 gru frontali aventi capacità di 10 movimenti all ora. 4x2x8x10=640 movimenti/giorno Comunque deve essere tenuto presente che i terminali importanti arrivano ad operare anche 24/24 ore (in particolare se hanno un coefficiente dinamico pari a 3): perciò con i soli 4 transtainer arrivo a soddisfare praticamente quasi tutta la domanda; ma in ogni caso le gru frontali sono generalmente sempre presenti in un terminale strada-rotaia. 24

25 Il binario operativo deve avere una lunghezza di m (valore standard europeo ) per potere accogliere un treno blocco di circa 35 carri. I nostri terminali, generalmente, hanno qualcosa meno: m (quelli nuovi vengono comunque costruiti secondo lo standard europeo ). Dato il numero di binari operativi il numero di binari del fascio di appoggio può essere calcolato tenuto conto del coefficiente dinamico. n. binari operativi b appoggio = db b + 2 = b ( d 1) + o o o 2 Sono stati aggiunti due binari per manovre e collegamenti. 25

26 Il fascio di presa e consegna deve permettere una sosta tecnica (orientativamente mezz ora): per le verifiche del carico e dei documenti di accompagnamento. Inoltre ciascun treno in arrivo, o in partenza, ha bisogno di un altro binario per lo sgancio/aggancio del locomotore (che trainerà il treno in piena linea ) e di un altro binario per l aggancio/sgancio della locomotiva di manovra. Il fascio di presa e consegna è comunque gestito dalla azienda ferroviaria (non dalla società che gestisce il terminale che generalmente è indipendente dall azienda ferroviaria). Le lunghezze del fascio dovrebbero essere secondo lo standard europeo almeno di circa metri. Le gru a portale devono avere una capacità di almeno 40 t. Parliamo ora dell area di stoccaggio. 26

27 Vi è una superficie immediatamente a contatto con i binari che è detta superficie di stoccaggio attivo: essa è costituita dalle corsie di stoccaggio adiacenti ai binari operativi dove le unità di carico sostano un tempo breve (solitamente 2 o 3 ore). Vi è una superficie, detta di stoccaggio passivo, dove invece le unità di carico sostano per un tempo superiore. Questa è l area di stoccaggio propriamente detta. Facciamo un discorso in generale, poiché questa area è importante, in particolare, per i terminali marittimi. 27

28 Capacità di un area di stoccaggio di un terminale La capacità di un area di stoccaggio di un terminale, intesa come massimo volume di contenitori ( throughput ) che può passare attraverso il terminale in un prefissato intervallo di tempo (i contenitori sono stoccati per un certo tempo nell area), espressa in TEU per anno (ci si riferisce all anno generalmente), può essere calcolata con la seguente formula: C = A a TEU h s T g p A : ateu Area del terminale (mq) : Area occupata da un TEU h : grado medio di impilamento (numero medio di TEU impilati) s : coefficiente di utilizzazione dell area di stoccaggio. 28

29 T g : numero di giorni del periodo esaminato (365 nel caso di un anno) : tempo medio di sosta dei singoli contenitori espresso in giorni. p : fattore di picco dei flussi Vediamo di comprendere le singole variabili della formula a TEU La base di un TEU è (8x0,3048) x (20x0,3048) 14,86 2 m s: Il coefficiente di utilizzazione dell area di stoccaggio dipende dalla macchina di movimentazione adottata e dallo schema di utilizzo dell area (vedremo qui di seguito alcuni schemi di uso frequente). 29

30 g : p : E il tempo medio di sosta di un contenitore: da esso dipende fortemente, ovviamente, la capacità di stoccaggio del terminale espressa in numero di contenitori per anno che passano attraverso il terminale ( throughput ). Questo tempo di sosta è alto nel caso di un terminale marittimo, è molto più basso nel caso di un terminale strada-rotaia. È il fattore di picco dei flussi. Esso tiene conto del fatto che la domanda D non è distribuita in modo uniforme nel periodo considerato, per esempio l anno. Così anche se D<C potrei avere dei problemi perché in alcuni periodo dell anno (per esempio nel mese di punta) il terminale andrebbe in crisi. Tengo conto di questo fatto diminuendo in maniera fittizia la capacità del terminale (espressa su base annua): p è un numero maggiore di 1. 30

31 Ammettiamo per esempio che nel mese più carico ho un 20% in più di domanda, rispetto alla media: Deve risultare: 1,2 D 12 C 12 Si può continuare a fare un confronto fra domanda e capacità annuale penalizzando la capacità annuale secondo il fattore 1,2 C D 1,2 Naturalmente non è detto che la punta l abbia in un mese, può essere in un periodo diverso. In ogni caso il coefficiente p ( fattore di punta ) tiene conto del fatto che la domanda non è uniforme sul periodo considerato (nel nostro caso l anno). Il suo valore è dettato dall esperienza di casi simili a quello considerato. 31

32 Vediamo alcuni schemi di disposizione dell area di stoccaggio che ci permettono di determinare il coefficiente di utilizzazione s. M. Lupi, " Sistemi di Movimentazione e di Stoccaggio" - A.A. 2010/11 - Univ. di Pisa - Polo della Logistica di Livorno 32

33 Per lo schema 2, con gru frontale, ho una profondità di utilizzazione per ettaro pari a 238m (10000/42). Su 238 m posso stoccare 238/(0,3048 x 20+0,20) 37 TEU (nella formula è stato considerato un franco minimo di 20 cm, in senso longitudinale, fra un contenitore e il successivo). Ho quindi un coefficiente di utilizzazione, s, dell area pari a: = 0,333 Calcolo la massima densità di utilizzazione, dato il tipo di macchina e lo schema di stoccaggio adottati: essa è data dal numero massimo di unità di carico stoccabili per ettaro. Per lo schema 2, stoccando su tre altezze, la massima densità di utilizzazione è data da 666 TEU per ettaro. Moltiplicando la densità massima di stoccaggio per l area di stoccaggio ottengo la capacità di deposito: intesa come numero massimo di TEU stoccabili nell area di stoccaggio. 33

34 Vediamo lo schema 5 che prevede il carrello cavaliere. Per lo schema 5 ho una profondità di utilizzazione per ettaro pari a 241m (10000/41,5). Su 241 m posso stoccare 241/(0,3048 x 20+0,2) =38 TEU. Ho quindi un coefficiente di utilizzazione, s, dell area di stoccaggio pari a: = 0, La massima densità di utilizzazione dell area di stoccaggio, con un altezza di impilamento pari a 2, quella riportata in figura, è di 760 per ettaro. Se invece utilizzassi una altezza di impilamento pari a 3, quella limite per un carrello cavaliere, otterrei un valore di 1140 TEU per ettaro. 34

35 Verifichiamo il valore del coefficiente s di utilizzazione dell area di stoccaggio nel caso di un transtainer del tipo di quello indicato in figura M. Lupi, " Sistemi di Movimentazione e di Stoccaggio" - A.A. 2010/11 - Univ. di Pisa - Polo della Logistica di Livorno 35

36 Ammettiamo che fra ciascun transtainer e quello ad esso adiacente ci siano 3 metri di franco laterale. La profondità di utilizzazione per ettaro è pari a 355,7m (10000/28,11; 28,11= 25,11+3). Su 355,7 m posso stoccare 355,7/(0,3048 x 20+0,20) 56 TEU. Ho quindi un coefficiente di utilizzazione, s, dell area di stoccaggio pari a: = 0, Questo però se mantengo, come indicato in figura, una corsia di carico e scarico. Se elimino la corsia (in questo caso i contenitori sono consegnati e prelevati ai margini longitudinali dell area di stoccaggio), s vale: = 0,59 36

37 La massima densità di utilizzazione dell area di stoccaggio, con un altezza di impilamento pari a 3, è di 1008 TEU per ettaro (se elimino la corsia di carico e scarico arrivo a 1176 TEU per ettaro). Se invece utilizzassi un altezza di impilamento pari a 5, quella riportata in figura, otterrei una densità di utilizzazione di 1680 TEU per ettaro (se elimino invece la corsia di carico e scarico arrivo a 1960 TEU per ettaro) Comunque impilare su 5 altezze è molto oneroso da un punto di vista della movimentazione ed in pratica, generalmente, si fa solo nel caso dello stoccaggio di container vuoti (quindi i valori di capacità di stoccaggio su 5 altezze sono da considerare dei valori limite difficilmente utilizzabili). In ogni caso si può disporre (progettare) un area di stoccaggio secondo schemi diversi da quelli visti e calcolare il coefficiente di utilizzazione s corrispondenti. 37

38 Facciamo un esempio di calcolo della capacità di un area di stoccaggio (area di stoccaggio che abbiamo definito passiva) nel caso di un terminale strada - rotaia (comunque abbiamo detto che queste aree sono particolarmente importanti nei terminali marittimi). C = A a TEU h s T g p Ammettiamo che A= mq e di adottare lo schema 2 visto precedentemente con gru frontale (per cui avevamo calcolato un coefficiente di occupazione pari a: s= 0,33) h = 3, s=0,33, T=365, p=1,2 g=2 generalmente nei terminali strada-rotaia, anche nell area di stoccaggio passiva, i contenitori non sostano per un tempo molto lungo, la situazione è fortemente diversa nel caso dei terminali marittimi. 38

39 , C = = TEU / ,2 anno Faremo altri esempi di utilizzo della formula nel caso dei terminali marittimi dove la formula trova più concreta applicazione 39