Terminali intermodali

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1 Corso di Progettazione di Sistemi ed Infrastrutture di Trasporto Terminali intermodali Appunti a cura di Sergio d Elia Demetrio Festa Giuseppe Guido (BOZZA)

2 Testi di riferimento Dalla Chiara Bruno, Marigo Danilo, Benzo Gianfranco, Interporti e terminali intermodali, ed. HOEPLI Musso Antonio, Dispense dal corso di Terminali e impianti di trasporto (su e-campus) Le slide non sostituiscono il libro di testo, possono solo costituire un riepilogo degli argomenti trattati.

3 Definizione Il terminal o terminale intermodale, posto generalmente in adiacenza o all interno di un interporto, consiste nell infrastruttura, dotata dei necessari impianti, dove si effettua il trasferimento modale di unità di trasporto intermodale. I terminali intermodali sono tipicamente destinati al servizio di aree a forte domanda di intermodalità oppure aree ove siano presenti insediamenti logistici o produttivi di un certo rilievo, ai quali offrono la specializzazione del trasferimento modale.

4 Classificazione Terminal per il trasporto combinato strada-rotaia Terminal container

5 Classificazione Terminal per il trasporto combinato strada-rotaia I terminal per il trasporto combinato devono essere progettati sul presupposto che le funzioni da svolgere al loro interno siano separate. Movimentazione UTI Deposito UTI In particolare, essendo la ciclicità del ferroutage tipicamente giornaliera, per tale modalità di trasporto merci non é previsto il deposito delle UTI presso i terminal.

6 Ferroutage

7 Ferroutage

8 Ferroutage

9 Ferroutage

10 Classificazione Terminal container I terminal container, essendo per vocazione destinati al traffico marittimo, devono essere dotati di ampi spazi per il deposito delle UTI che «subiscono» un ciclo di transhipment.

11 Terminal container

12 Terminal container

13 Terminal container

14 Schema esemplificativo dell area operativa di un terminal tipo di piccole dimensioni servito da semovente frontale

15 Schema esemplificativo dell area operativa di un terminal di medie dimensioni servito da una transtainer

16 Schema di grande terminal

17 Schema di terminal con fascio presa e consegna in serie

18 Schema di terminal con binari di trasbordo esterni all area di manovra

19 Schema di terminal di medie dimensioni servito da semovente frontale con binari di trasbordo esterni all area di manovra

20 Schema di terminal di medie dimensioni con disposizione centrale dei binari

21 Schema di terminal di piccole dimensioni con binario passante sotto gru

22 Schema di terminal di piccole dimensioni con due binari tronchi sotto gru

23 Schema di terminal di grandi dimensioni con binario passante

24 Schema di terminal di grandi dimensioni con binari tronchi

25 Schema di terminal di grandi dimensioni con due gru affiancate

26 Schema di terminal di grandi dimensioni con due gru operanti sugli stessi binari

27 Schema di terminal di piccole dimensioni servito da semovente

28 Schema di terminal di media capacità

29 Grande impianto di terminal containers e unità piggy-back

30 Terminal per il trasbordo verticale di unità piggy-back

31 Terminal per il trasbordo verticale di unità piggy-back

32 Terminal per i trasbordi orizzontali

33 Schema di terminal per i trasbordi orizzontali (kangourou) m 2

34 Dimensionamento Il dimensionamento del terminale intermodale è influenzato dalla sua operatività, dalle dotazioni ferroviarie e dal sistema di immissione dei treni in linea. Il numero di binari, la loro lunghezza e la potenzialità richiesta alle apparecchiature di sollevamento dipendono naturalmente dalla domanda di traffico, che deve essere preventivamente quantificata o stimata con gli strumenti analitici ed operativi della pianificazione dei trasporti. La potenzialità di un terminal dipende dalla lunghezza totale dei binari operativi cioè accessibili alle gru perché è da essa che deriva la capacità di ricevimento espressa in moduli ferroviari.

35 Dotazione La dotazione minima di un terminale intermodale prevede l esistenza di almeno 2 binari operativi (lunghezza pari a 750 m), un coefficiente di dotazione infrastrutturale di 30 m 2 /m di binario operativo e una produttività di circa 200 UC/giorno (1 coppia di treni/giorno per binario operativo). un TEU è la lunghezza equivalente al container da 20 una UTI equivale a 2,3 TEU ogni unità di caricamento (UC) comporta un tiro gru Ogni UTI è formata mediamente da 1,4 UC Un modulo porta in media una UTI I treni sono generalmente composti da 35 vagoni con un carico medio di 1,4 UC/vagone

36 Caratteristiche delle linee ferroviarie per la rete del trasporto combinato Per le linee della rete internazionale del trasporto combinato devono essere rispettati i seguenti parametri: Linee che devono essere rinnovate o ricostruite Nuove linee Numero di binari (non specificato) 2 Sagoma a pieno carico UIC B UIC C Interasse minimo tra i binari 4,0 m 4,2 m Carico ammesso per asse vagoni con V 100 km/h vagoni con V 120 km/h 22,5 t 20,0 t 22,5 t 20,0 t Massimo gradiente (non specificato) 12,5 mm/m

37 Caratteristiche delle linee ferroviarie per la rete del trasporto combinato Limiti di sagoma La sagoma UIC B, ammessa in particolare in corrispondenza dei valichi di montagna, consente il trasporto su rotaia di: semirimorchi ordinari con larghezza pari a 2,5 m ed altezza pari a 4,0 m, caricati su vagoni a tasca con carrelli normali container ISO aventi larghezza pari a 2,44 m e altezza di 2,9 m, caricati su vagoni a pianale aventi altezza di carico a 1,18 sul piano del ferro; casse mobili aventi larghezza pari a 2,5 m e 2,6 m su vagoni a pianale normali (altezza di carico a 1,246 m); casse mobili e container aventi larghezza pari a 2,6 m ed altezza di 2,9 m, su vagoni speciali a pianale ribassato.

38 Caratteristiche delle linee ferroviarie per la rete del trasporto combinato Limiti di sagoma La sagoma UIC C, obbligatoria per le nuove linee, consente il trasporto di: automezzi pesanti rispondenti ai limiti previsti in Europa per il trasporto stradale (altezza 4 m, larghezza 2,5 m) su carri ultrabassi aventi altezza di carico di 60 cm sul piano del ferro; semirimorchi ordinari caricati su vagoni a tasca; container ISO aventi larghezza pari a 2,44 m e altezza di 2,9 m, caricati su vagoni a pianale normali (altezza di carico a 1,246 m); casse mobili aventi larghezza pari a 2,5 m su vagoni speciali a pianale normali; casse mobili aventi larghezza pari a 2,6 m ed altezza di 2,9 m su vagoni speciali.

39 Criteri progettuali dei terminal L elemento principale su cui basare il dimensionamento di un terminale intermodale, fissati i volumi di merce ed i requisiti minimi, è il numero di binari operativi. Un modulo ferroviario attrezzato con gru semoventi è caratterizzato da 2 binari operativi. Se si utilizzano gru a transtainer (gru a portale), possono essere considerati moduli fino a 4 binari. La scelta dei moduli ferroviari da adottare dipende dalla potenzialità del terminal.

40 Fattori che influenzano la potenzialità dei terminal La potenzialità di un terminal, che viene espressa in termini di UC o di UTI che è possibile movimentare nell arco di un determinato periodo di tempo (generalmente l anno), è indicativa della produttività delle attività svolte e della dotazione di impianti disponibile. I fattori che influenzano la potenzialità di un terminal sono di diversa natura: - caratteristiche dell infrastruttura; - dotazione di impianti; - caratteristiche operative.

41 Fattori che influenzano la potenzialità dei terminal La potenzialità di un terminal dipende principalmente dal numero massimo di treni programmabili al giorno. Nei principali terminal europei ogni binario operativo (L > 550 metri) può gestire al massimo 3-4 coppie treni/giorno. La gestione dei treni può avvenire in regime statico o dinamico. regime statico: sul binario virtuale equivalente arriva un treno al mattino, viene scaricato, sosta vuoto sul binario operativo, viene caricato e riparte in serata; la potenzialità di movimentazione è una coppia di treni al giorno per binario virtuale equivalente; regime dinamico: se su uno stesso binario virtuale equivalente si susseguono più coppie di treni al giorno, il valore del coefficiente di dinamicità è pari a d=n/v, in cui n è il numero di coppie di treni gestite in un giorno nel terminal e v è il numero di binari equivalenti del terminal.

42 Fattori che influenzano la potenzialità dei terminal Regime statico: d = 1 Sono normalmente sufficienti le gru semoventi frontali Regime dinamico: d > 1,5 Sono necessarie le gru a portale su rotaie (almeno 2 per fascio di binari operativi lunghi 600/700 m)

43 Fattori che influenzano la potenzialità dei terminal 1. Numero e capacità dei gate di ingresso al terminal 2. Ore/giorno e ore/anno di attività del terminal 3. Numero di addetti 4. Tipologia delle unità di trasporto intermodale 5. Tipologia dei mezzi di trasbordo e di movimentazione 6. Tempo medio per le operazioni di carico e scarico 7. Numero e lunghezza dei binari operativi 8. Posizionamento nella giornata delle ore di arrivo/partenza dei treni nel fascio di presa e consegna e di messa a disposizione dei treni nei binari operativi 9. Tempo medio per il ciclo di movimentazione del convoglio 10. Fattore di contemporaneità di servizio 11. Aree disponibili per lo stoccaggio delle unità di trasporto intermodale 12. Modalità di gestione dei contenitori vuoti 13. Tempo medio di sosta del contenitore 14. Coefficiente di efficienza globale del terminal

44 Componenti dei terminal 1. Binari 2. Aree destinate al movimento dei veicoli stradali e delle apparecchiature di sollevamento 3. Area di deposito e stoccaggio 4. Magazzini tecnici per le funzioni del terminal, officine, aree di lavaggio e depositi per riparazione ad uso esclusivo dei mezzi operativi del terminal 5. Aree per gate e relative operazioni, uffici, servizi igienici

45 Binari operativi: passanti o tronchi Componenti dei terminal Binari Passanti: consentono di inserire il treno sui binari operativi con il locomotore di manovra trainante Tronchi: consentono di inserire il treno sui binari operativi con il locomotore di manovra spingente

46 Componenti dei terminal Binari operativi (b o ) È necessario prevedere almeno due binari Idonea disposizione al centro del piazzale Se dotati di gru gommate i terminali devono prevedere binari a raso con controrotaia Lunghezza utile pari a 750 m Spazio di lavoro (lunghezza del binario servito da transtainer) >125 m e < 250 m Possibile impiego di due transtainer in serie

47 Componenti dei terminal Binari di sosta e manovra (b sm ) Svolgono funzioni di rotazione dei carri e di ricovero In caso di gestione statica è sufficiente un solo binario di sosta e manovra per le esigenze di manovra dei treni In caso di gestione dinamica il numero ideale di binari di sosta e manovra è pari a: b sm = b o (d 1) in cui d rappresenta il coefficiente di dinamicità Si trovano generalmente vicini al fascio ferroviario, esternamente al terminal

48 Componenti dei terminal Binari di presa e consegna Il fascio di presa e consegna deve essere costituito da un minimo di 3 binari elettrificati, collocati preferibilmente a monte dei binari operativi - un binario per il treno in arrivo - un binario per il treno in partenza - un binario per la manovra del locomotore elettrico di linea Si adottano generalmente locomotive di manovra diesel perché possano circolare sui binari operativi non elettrificati La lunghezza dei binari di presa e consegna deve essere sufficiente per accogliere treni blocco di 750 m

49 Componenti dei terminal Aree destinate al movimento dei veicoli stradali e delle apparecchiature di sollevamento Corsia di carico/scarico Corsia di scorrimento Piazzale di manovra dei veicoli stradali

50 Componenti dei terminal Aree destinate al movimento dei veicoli stradali e delle apparecchiature di sollevamento Corsia di carico/scarico Vengono effettuati gli scambi delle UTI tra veicoli differenti (stradali e ferroviari) e/o tra i veicoli ed il piazzale Larghezza minima = 3,50 m Posizionamento sotto le ali esterne della gru a portale

51 Componenti dei terminal Aree destinate al movimento dei veicoli stradali e delle apparecchiature di sollevamento Corsie di scorrimento Vengono utilizzate dai veicoli per sorpassare quelli in attesa di carico/scarico (stesso senso di marcia) Larghezza minima = 3,50 m Divieto di attraversamento dei binari da parte dei veicoli stradali

52 Componenti dei terminal Aree destinate al movimento dei veicoli stradali e delle apparecchiature di sollevamento Piazzale di manovra dei veicoli stradali In caso di binari tronchi, è costituito da una piazzola rotonda per l inversione di marcia con diametro maggiore di 30 m Situato all estremità dei binari operativi, se tronchi

53 Componenti dei terminal Mezzi di movimentazione Gru a portale su un solo livello Gru a portale a più livelli (transtainer) Gru a carrelli o a cavaliere Gru semoventi frontali (front loader) Carrelli a forche (fork lift truck)

54 Componenti dei terminal Gru a portale su un solo livello Tipicamente utilizzate per la movimentazione di casse mobili e semirimorchi (non sovrapponibili) Buono sfruttamento dello spazio a terra Facilità di accesso alle UTI

55 Componenti dei terminal Gru a portale a più livelli (transtainer) Tipicamente utilizzate per la movimentazione di UTI sovrapponibili Disposizione delle UTI strettamente affiancate Occupazione media al suolo pari a 10 m 2 /TEU Altezza di 4 tiri

56 Terminali dotati di gru a portale su rotaia Schema di terminale con 3 binari operativi serviti da gru a portale su rotaie corsia di scorrimento corsia di carico/scarico corsia di carico/scarico corsia di scorrimento 3,6 3,5 3,5 3,7 4,0 4,6 4,6 4,0 3,7 3,5 3,5 3,6 31,6 45,8

57 Terminali dotati di gru a portale su rotaia Schema di terminale con 3 binari operativi serviti da gru a portale su rotaie rotaia del transtainer corsia di carico/scarico corsia di scorrimento 31,6 m vie di stoccaggio binari operativi

58 Terminali dotati di gru a portale su rotaia fascio di presa e consegna fascio di appoggio

59 Terminali dotati di gru a portale su rotaia Schema di terminale con 2 binari operativi serviti da gru a portale su rotaie 3,5 4,6 3,6 22,4 3,6 3,6 3,5

60 Terminali dotati di gru a portale su rotaia Schema di terminale gateway 7,4 3,5 3,5 4,6 4,6 4,6 3,6 3,6 3,6 3,5 3,5 3,5 35,1 49,5

61 Terminali dotati di gru a portale su rotaia Schema di un modulo gru dell ampliamento del terminale gateway 3,5 3,5 3,7 4,0 4,6 3,6 3,6 3,6 3,7 4,0 4,6 42,4

62 Componenti dei terminal Gru o carrelli a cavaliere (straddle carrier) Tipicamente utilizzate per i terminal per contenitori A sollevamento e traslazione A sollevamento laterale

63 Componenti dei terminal Gru o carrelli a cavaliere (straddle carrier)

64 Componenti dei terminal Gru semoventi frontali (front loader) Tipicamente utilizzate per i terminal di piccole dimensioni Utilizzate con funzioni di supporto anche nei terminal dotati di gru a portale

65 Terminali dotati di gru semoventi frontali 55 m

66 Componenti dei terminal Carrelli a forche (fork lift truck) Tipicamente utilizzate quando le UTI vengono disposte su file parallele, con ampi corridoi di manovra ai lati Non possono essere affiancate più di due UTI

67 Componenti dei terminal Gate di ingresso Funzioni svolte nel gate di un terminal: Check-in Controllo veicolo ed UTI Operatori necessari: 1 operatore di cabina 1 operatore a terra

68 Componenti dei terminal Gate di ingresso Dimensionamento del gate tramite applicazione della teoria delle code Tempi di servizio del gate: - da un minimo di 1,5 minuti ad un massimo di 5 minuti Per il calcolo del numero medio dei veicoli in arrivo al gate vengono distinte le fasce orarie del mattino e della sera, che sono quelle di punta, da quella pomeridiana, che rappresenta la fascia di morbida. L ingombro longitudinale medio di un veicolo è pari a 20 m.

69 Componenti dei terminal Gate di ingresso Terminal con 1 gate d ingresso Terminal con m gate d ingresso Elementi che caratterizzano il processo: popolazione dei clienti processo di arrivo capacità del sistema servitori processo di servizio disciplina del servizio

70 Componenti dei terminal Gate di ingresso Notazione di Kendall: A/B/c/K/m/Z A: la distribuzione degli intertempi d'arrivo B: la distribuzione dei tempi di servizio c: il numero di servitori K: la capacità del sistema (default: infinita) m: la dimensione della popolazione (default: infinito) Z: la disciplina di servizio (default: FCFS o FIFO) In particolare ad A e B possono essere sostituite le seguenti lettere: M : distribuzione esponenziale (Markoviana) D : distribuzione costante (Degenere) Ek : distribuzione di Erlang di ordine k G : distribuzione generica GI : distribuzione generica di eventi indipendenti (per gli arrivi)

71 Componenti dei terminal Gate di ingresso Terminal con 1 gate d ingresso: coda M/M/1 Tasso medio di arrivi (veic/ora) = l Tasso medio di servizio (veic/ora) = m Condizione di ergodicità: r = l/m < 1 Probabilità di avere il gate vuoto: p 0 = 1 - l/m = 1 - r Probabilità di trovare k veicoli nel gate: p k = (1 - r) r k Numero medio di veicoli nel gate: N = r / (1 - r) Tempo medio trascorso dai veicoli nel gate: T = N/l

72 Componenti dei terminal Gate di ingresso