Università degli Studi di Padova

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1 Università degli Studi di Padova Facoltà di Ingegneria Dipartimento di Tecnica e Gestione dei Sistemi Industriali Tesi di Laurea di Primo Livello Gestione ottima del piazzale di sosta di un aeroporto Relatore: Ch.mo Prof. Romanin Jacur Giorgio Laureando: Milani Marco Anno Accademico 2008/2009 1

2 Sommario Questa tesi affronta lo studio della gestione ottima del piazzale di sosta di un aeroporto. Il lavoro si sviluppa in quattro capitoli: l aeroporto: definizioni e generalità, il piazzale aeroportuale (apron), gestione del piazzale aeroportuale, modelli matematici per la gestione ottima del piazzale aeroportuale. Nel primo capitolo viene preso in esame l intero aeroporto, descrivendo le principali categorie di aeroporti e aeromobili ed introducendo i problemi che hanno incentivato lo studio di nuove tecniche di gestione e pianificazione aeroportuale. Nel secondo capitolo viene descritto il piazzale aeroportuale, ovvero l ambiente di riferimento di questa trattazione; vengono quindi elencate le attività svolte nel piazzale e i mezzi che si muovono al suo interno, vengono descritte le piazzole di sosta e le loro configurazioni ed infine vengono descritte le modalità di trasporto dei passeggeri dal terminal alle piazzole. Con il terzo capitolo si vuole introdurre, in linea teorica, una carrellata di operazioni molto importanti per un ottima gestione del piazzale di sosta, quali la determinazione delle dimensioni, della capacità e della dimensione del piazzale; sono inoltre descritti in questo capitolo i fattori che incidono sulla gestione dei gate del terminal, le politiche per l assegnazione delle piazzole di sosta ed in fine una procedura per l assegnazione degli aeromobili alle piazzole più opportune. L ultimo capitolo presenta due modelli matematici con i quali si vuole ottimizzare l assegnazione delle piazzole di sosta; essi si basano su due obiettivi diversi: il primo modello fa in modo che venga minimizzato sia la distanza che i passeggeri devono percorrere, sia il numero di aeromobili che non sono assegnati ai gate e quindi indirizzati alle piazzole di sosta remote; il secondo modello invece ha come obiettivo quello di ridurre il numero di conflitti che possono presentarsi in una piazzola e quindi diminuire il numero di collisioni tra i velivoli. 1

3 Introduzione Negli ultimi anni, la domanda di trasporto aereo italiana nazionale ha mostrato una crescita di tipo esponenziale, ad un tasso medio annuo pari a circa il 6 per cento. L incremento del traffico nazionale di linea si è verificato senza radicali modificazioni nella distribuzione geografica della domanda ed il consistente sviluppo della domanda negli aeroporti regionali si è comunque manifestato soprattutto nell ambito del traffico internazionale. Nel periodo la rete di trasporto aereo nazionale italiana ha incrementato notevolmente la capacità offerta: mentre però negli anni 80 una quota non trascurabile della crescita è stata assorbita tramite l impiego di aeromobili più capienti, negli anni 90 la crescita del traffico è stata accompagnata da una diminuzione della dimensione media degli aerei e perciò da un aumento delle frequenze più che proporzionali alla domanda, poiché i coefficienti di occupazione degli aeromobili sono rimasti sostanzialmente costanti. Per questo motivo si è avuto un interesse in continuo aumento delle tecniche per la gestione e l'allocazione delle risorse aeroportuali. Inoltre la forte competizione tra le varie compagnie aeree e la richiesta da parte dei passeggeri di ulteriori comfort hanno portato a complessi problemi di pianificazione; in primo luogo, infatti, c è un grande range di risorse di cui bisogna tener conto: i voli, il terminal, l equipaggio, i bagagli, ecc.. Per di più, le decisioni riguardanti l utilizzo di ogni risorsa influenza in qualche modo anche le altre, dato che tra loro sono interdipendenti. Di conseguenza questo insieme di risorse forma la base di un complesso sistema di gestione aeroportuale, per compagnie aeree ed aeroporti di qualsiasi dimensione o importanza. 3

4 CAPITOLO 1 L aeroporto: definizioni e generalità Un aeroporto è definito come un insieme di infrastrutture che comprende le superfici, gli impianti, i fabbricati e i servizi destinati al decollo e all'atterraggio, al carico e scarico e al ricovero degli aeromobili, alla loro assistenza tecnica e al loro rifornimento. Gli elementi fondamentali che consentono questa complessa serie di operazioni e l'espletamento delle pratiche connesse con il traffico di passeggeri, personale e merci sono le piste, l'aerostazione e la torre di controllo. In un aeroporto si è soliti distinguere le operazioni e le strutture in due parti: lato aria (airside) e lato terra (landside). Il lato aria comprende le attrezzature ed i servizi impiegati per la movimentazione degli aeromobili, le piste di decollo e atterraggio (runway), le bretelle di raccordo (taxiway), il piazzale (apron), le piazzole di sosta, e il sistema di controllo del traffico aereo. La parte di airside relativa al movimento a terra degli aeromobili è spesso definita groundside. Il lato terra comprende, invece, tutte le attrezzature, le strutture e i servizi associati ai passeggeri (in partenza, in arrivo o in transito), il sistema di accesso all aeroporto, il marciapiede del terminal (o l interfaccia tra il sistema di accesso stradale ed il terminal) ed il parcheggio automobili. Le uscite (gate) rappresentano il confine tra le due aree. L'aerostazione: più nota come terminal (al maschile), l'aerostazione consente il flusso di passeggeri e merci in arrivo e in partenza e le operazioni di imbarco e sbarco, compresi i servizi di polizia e dogana e i controlli sanitari; vi trovano inoltre posto tutti i servizi di appoggio e assistenza ai passeggeri in transito: sale d'attesa, ristoranti, bar, negozi, ufficio informazioni ecc. La torre di controllo: vi si trovano tutte le attrezzature e gli addetti al controllo del traffico aereo in grado di fornire comunicazioni radio e interventi di emergenza ed effettuare controlli radar, oltre a un ufficio meteorologico per le informazioni ai piloti relative alle condizioni del tempo. 5

5 1.1.Classificazione degli aeroporti Il numero delle piste varia secondo il traffico massimo annuo, definito dal numero dei movimenti (decolli + atterraggi) previsti, mentre la loro disposizione tiene conto della direzione di vento prevalente. Si ottengono così diverse configurazioni aeroportuali, ma la classificazione ufficiale è quella dell'icao (International Civil Aviation Organization) la quale, facendo riferimento alle caratteristiche tecniche delle piste, definisce sette categorie di aeroporto, indicate dalle lettere da A a G, per ciascuna delle quali sono prescritte le caratteristiche tecniche della pista principale e dei raccordi di rullaggio. A ogni lettera viene inoltre associato un indice numerico, che definisce il carico per ruota isolata semplice che la pista può sopportare: un aeroporto intercontinentale, classe A, deve avere una pista lunga almeno 2550 m, larga 60 m e che possa sopportare un carico per ruota singola isolata di kg; per un aeroporto locale, classe G, i valori sono rispettivamente da 900 a 1080 m, 30 m e 2000 kg. Le piste possono essere a loro volta suddivise in strumentali, non strumentali (nelle quali le procedure di avvicinamento avvengono esclusivamente a vista) e per decolli. Nelle piste strumentali, installazioni e apparecchiature ottiche e radioelettriche particolarmente sofisticate denominate ILS (Instrument Landing System, sistema d'atterraggio strumentale) e il più recente MLS (Microwave Landing System, sistema d'atterraggio a microonde) consentono di operare in condizioni di visibilità particolarmente bassa. Un'ulteriore suddivisione degli aeroporti dotati di ILS tiene conto della categoria della strumentazione installata. Sono di Categoria I gli aeroporti nei quali si può atterrare con portata visuale di pista di almeno 800 m e altezza dalla base delle nubi di 200 piedi (60 m); nella Categoria II tali valori si riducono rispettivamente a 400 m e 100 piedi (30 m); nella Categoria III/a scendono a 200 m e 50 piedi (15 m); nella Categoria III/b a 100 m e 0 piedi; infine, quando tali valori si riducono entrambi a zero si ha la Categoria III/c. Gli aeroporti assumono inoltre varie denominazioni a seconda della tipologia dell'utenza: intercontinentali, internazionali, nazionali, turistici; e inoltre militari o civili, statali o privati. 6

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7 1.1.1.Principali aeroporti italiani CITTÀ SIGLA NOME AEROPORTO CATEGORIA Roma-Fiumicino FCO Leonardo davinci Intercontinentale Milano-Malpensa MXP Malpensa 2000 Intercontinentale Milano-Linate LIN Enrico Forlanini Nazionale Venezia-Tesséra VCE Marco Polo Internazionale Napoli-Capodichino NAP Ugo Niutta Internazionale Catania-Fontanarossa CTA Città di Catania Internazionale Bologna-Borgo Panigale BLQ Guglielmo Marconi Internazionale Palermo-Punta Raisi PMO Falcone e Borsellino Internazionale Torino-Caselle TRN Sandro Pertini Internazionale Verona- Villafranca VRN Valerio Catullo Internazionale Tab. 1.1 Caratteristiche dei principali aeroporti italiani Fig. 1.1 Aeroporto Falcone e Borsellino di Palermo 8

8 1.2.Problemi di progettazione L'impiego dei grandi reattori e l'entrata in servizi degli aeroplani supersonici ha imposto ai progettisti e ai costruttori la soluzione di uno dei più gravi problemi: definire tipo e lunghezza delle piste di volo e delle zone di stazionamento. Da alcuni anni a questa parte negli aeroporti si è giunti alla costruzione di piste aventi una pavimentazione rigida alle loro testate ed elastica nella loro rimanente lunghezza. Ugualmente rigida è la pavimentazione delle piste di rullaggio e delle zone di sosta. Questa soluzione permette alle prime di resistere al volume degli aeromobili, alla rapidità con la quale transitano durante le fasi di decollo e di atterraggio e all'azione logorante dei gas di scarico; alle seconde di sopportare il movimento delle persone e dei mezzi adibiti ai vari servizi. Queste ed altre particolarità permettono di assicurare una determinata percentuale di giornate lavorative, che, per aeroporti di prima categoria, può toccare anche il 90%. Un altro problema assai complesso riguarda la scelta dell'ubicazione dei settori di entrata e di avvicinamento degli aeromobili, e quindi delle zone ove costruire i vari edifici, tenendo presente anche la necessità di rendere agevole e rapido l'accesso all'aeroporto e di ridurre al minimo i percorsi a terra degli aeromobili. Le soluzioni adottate nella realtà dei vari impianti aeroportuale sono varie: l'aeroporto di New York come anche quello di Venezia, per esempio, ha seguito il criterio di costruire la pista di volo tangenzialmente alla zona di stazionamento; altro esempio ci viene dalla realizzazione dell'aeroporto di Kansas City costituito essenzialmente da tre grandi settori circolari al quale si accede dall'interno con i vari mezzi di trasporto e aventi all'esterno le attrezzature telescopiche per imbarco e sbarco dei passeggeri. Un elemento di notevole comodità per il viaggiatore è la possibilità di arrivare con la propria automobile fino in prossimità dell'aereo, e che la massima distanza percorribile a piedi non supera i 25 metri in quanto tutti i servizi e i movimenti avvengono in forma automatica o mediante tappeti scorrevoli. Nel primo caso si è data maggiore importanza alla realizzazione di una struttura relativamente semplice ed omogenea tralasciando probabilmente quegli aspetti riguardanti direttamente l'accessibilità all'aeroporto e la comodità per i viaggiatori; quest'ultimo aspetto è invece il principale nel secondo caso dove tutta la struttura risulta di conseguenza più complessa e meno economica la sua realizzazione. 9