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Cap. III – Generalità sul trasporto merci
È noto che i sistemi di trasporto si dividano in passeggeri e merci, a seconda del tipo di carico che devono trasferire da un’origine ad una destinazione ben precisa. Per quel che riguarda il trasferimento delle merci si possono individuare due differenti concezioni logistiche di trasporto:
Monomodale: se si utilizza un solo modo di trasporto per effettuare lo spostamento Multimodale: se si utilizza una sequenza di modi di trasporto
A sua volta il trasporto multimodale può subire una differenziazione a seconda che la merce trasportata, durante i trasferimenti modali, subisca manipolazioni o meno; se le merci trasportate non subiscono manipolazioni, si parla di trasporto intermodale.
III.1 Definizione di unità di carico e di trasporto
III.1.1 Unità di carico
Le unità di carico sono dei contenitori di misure standard che evitano la manipolazione diretta delle merci trasformate e sono concepiti per essere agevolmente movimentati con mezzi meccanici. Esse pertanto sono un elemento fondamentale del traffico intermodale e il traffico svolto con unità di carico è detto unitizzato.
Le differenti unità di carico per il trasporto intermodale (UTI) sono 4: iso-container, casse mobili, semirimorchi e veicoli completi. La decisione di effettuare un trasporto utilizzando un’UTI o un’altra dipende dalla tipologia delle merci trasportate, dalla distanza totale da percorrere e dalla modalità di trasporto utilizzata durante la tratta principale.
Per esempio, i container sono utilizzati soprattutto quando la tratta principale del percorso è effettuata per via marittima e le merci trasportate richiedono una certa affidabilità nei tempi di consegna; se invece è richiesta principalmente la velocità dello spostamento e la parte principale dello stesso è effettuata su rotaia si tende ad utilizzare le casse mobili. È altresì importante scegliere l’unità di trasporto in funzione del tipo di merce trasportata ed del suo valore: più la merce è deperibile o il suo valore è alto e maggiormente si cerca di utilizzare un sistema di trasporto veloce ed affidabile.
19 CARATTERISTICHE: ISO CONTAINER Lunghezza: da 20 piedi (6085 mm) o da 40 piedi (12192 mm) Larghezza: 8 piedi (2438 mm) Altezza: da 8 a 8,6 piedi (2591 mm) Peso lordo: da 24000 a 30480 kg Tara: da 2000 a 4000 kg Vantaggi:
Unita di carico standard, comune ed economica (il costo di acquisto e di circa 2500-3000 dollari, mentre il noleggio e di circa 2 dollari al giorno); ermeticità, possibile climatizzazione e sicurezza contro danni e furti; sovrapponibilità; può essere trasportata con ogni mezzo (nave, treno, camion).
Svantaggi:
E’ sempre necessaria un'attrezzatura di handling per la movimentazione (carroponte, autogru, carrelli elevatori); dimensioni interne non consentono il carico affiancato di 2 pallet.
Note:
Il container da 20 piedi funge da unità di misura standard internazionale di 1 TEU (Twenty-Foot Equivalent Unit), un container da 40 piedi corrisponde a 2 TEU. Il trasferimento da un’unità di trasporto all’altra è facilitata dagli attacchi omogenei che si trovano sugli angoli del contenitore, in alto quelli per la presa in basso quelli per il fissaggio alle unità di trasporto.
CASSA MOBILE Lunghezza: da 7150 a 13600 mm Larghezza: 2550 mm Altezza: 2670 mm Peso lordo: da 16000 a 34000 kg Tara: da 1900 a 5000 kg Vantaggi:
Il camion può essere caricato e scaricato con tecnologie semplici; più leggere del semirimorchio nel trasporto ferroviario; grande accessibilità sia laterale sia posteriore.
20 Più vulnerabile rispetto al container; non impilabile; carico limitato quando poggia solo sui propri piedi d’appoggio; utilizzato solo nel trasporto intermodale (principalmente ferroviario); costo elevato; più pesanti del semirimorchio nel trasporto stradale
SEMIRIMORCHIO
Lunghezza: da 12500 a 13600 mm Larghezza: 2550 mm
Altezza: 3520 mm
Peso lordo: max 37000 kg Tara: da 5000 a 8000 kg
Vantaggi:
I camion possono essere caricati e scaricati senza la necessità di attrezzature; dimensioni congruenti con euro-pallet; eventuale caricamento orizzontale senza l’impiego di attrezzature di handling
Svantaggi:
Non sovrapponibile; costo elevato; tara del carrello; necessità di carri ferroviari speciali (tipo «a tasca»); necessità di infrastrutture terminali complesse per il sollevamento verticale
VEICOLI COMPLETI (AUTOARTICOLATI) Lunghezza: 16500 mm Larghezza: 2550 mm Altezza: 4000 mm Peso lordo: 44000 kg Tara: 14000 kg Vantaggi:
Nessun investimento aggiuntivo per utilizzare l'intermodalità rispetto al «tutto strada» per l'impresa; attrezzature ai terminal semplici
Svantaggi:
Tara elevata; costo del lavoro elevato in quanto l’autista in genere viaggia insieme al mezzo
III.1.2 Unità di trasporto
Come appena descritto, quando si effettua un trasporto intermodale è necessario utilizzare le diverse unità di carico, che come detto presentano delle caratteristiche strutturali e di
21 utilizzo diverse a seconda delle diverse necessità. Per poter movimentare le unità di carico sono necessarie delle unità di trasporto in grado di allocare elementi così particolari. Questi veicoli sono differenti a seconda della modalità di trasporto da utilizzare scelta
- Unità di trasporto Stradali - Unità di trasporto Ferroviarie - Unità di trasporto Marittime
La principale caratteristica richiesta alle unità di trasporto è la velocità delle operazioni di carico e scarico delle unità di carico da movimentare.
UNITÀ DI TRASPORTO STRADALI Questo tipo di unità sono descritte nel Codice della Strada e sono:
trattore stradale, veicoli destinati esclusivamente al traino di rimorchi e semirimorchi;
autotreno, complessi di veicoli costituiti da due unità distinte, agganciate, delle quali una è la motrice;
autoarticolato, complessi veicoli costituiti da un trattore e da un semirimorchio; rimorchio, veicoli destinati ad essere rimorchiati;
semirimorchio, veicoli costituiti in modo tale che una parte di essi si sovrapponga all’unità motrice e che, una parte notevole della sua massa e del suo carico sia sopportata dall’unità motrice stessa.
UNITÀ DI TRASPORTO FERROVIARIE
Per ciò che riguarda il trasporto intermodale con la tratta principale su ferro, le unità di trasporto hanno subito differenti sviluppi a seconda delle tecnologie di movimentazione delle unità di carico previste durante il loro impiego. I carri più comuni risultano essere quattro:
carro pianale porta contenitori, utilizzato per il trasporto di container e casse mobili, non presenta parti mobili e la movimentazione dell’unità di carico avviene verticalmente;
22 carro Poche, adatto per la movimentazione sia dei semirimorchi che delle altre unità di carico, le quali vanno caricate e scaricate con movimentazioni dall’alto; il carro non presenta parti mobili;
carro Wippen, trasporta semirimorchi ad uno o due assi senza trattore. Per le operazioni di carico e scarico si usa un trattore stradale del semirimorchio. Il carro presenta un pianale mobile, che durante le operazioni di movimentazioni rimane alzato, il suo successivo abbassamento serve a ricavare un alloggiamento per gli assi del semirimorchio;
carro bimodale, alla base del suo funzionamento c’è il semirimorchio stesso, il quale è costruito con un pianale rinforzato e con un attacco per collegare un carrello ferroviario. Il treno viene composto da un alternarsi di carrelli e semirimorchi.
UNITÀ DI TRASPORTO MARITTIME
Anche per quanto riguarda le unità di trasporto marittime la loro evoluzione tecnologica è sempre stata effettuata ricercando il miglioramento dei tempi di carico e scarico delle unità. Le tipologia principali di unità marittime per il trasporto intermodale sono tre:
Nave traghetto ro-ro, nave adibita al trasporto per brevi distanze, munita di ampi portelloni che consentono di effettuare in modo veloce le operazioni di scarico dei mezzi. Il termine ro-ro deriva dal termine inglese “roll on-roll off” che identifica le navi che vengono caricate e scaricate con manovre orizzontali.
Nave portacontenitori lo-lo, nave specializzata nel trasporto di container, le operazioni di carico avvengono con movimentazioni verticali da cui il nome lo-lo “lift on-lift off”. Sia le stive che i portelloni
23 sono progettati e dimensionati per poter facilitare lo stivaggio dei contenitori e una loro movimentazione veloce. La forte specializzazione di molti porti consente di accogliere navi portacontenitori sempre più grandi e di ridurre il tempo di movimentazione dei contenitori; tutto questo ha consentito di sviluppare una intermodalità di tipo nave-nave. Infatti al terminal arrivano le cosiddette “navi
giramondo” di notevoli dimensioni che hanno percorso grandi distanze; una volta arrivate i contenitori vengono scaricati e ricollocati in navi più piccole, dette feeder, che effettuano l’ultima parte del viaggio verso i porti dove avviene la consegna finale delle merci.
Caratteristiche Unità Feeder Panamax Post-Panamax Suezmax Post-Suezmax Lunghezza m 87 210-290 > 290 500 Larghezza m 15-22 22-32 42 70 Pescaggio m 12 12 16 21 Capacità TEU 500 2500-5000 5000-10000 10000-12000 >12000
La suddivisione in Panamax e Post-Panamax è definita dal rispetto o no delle dimensioni massime ammesse per il transito nel canale di Panama (pescaggio < 12 m, lunghezza < 294,1 m, larghezza < 32,2 m, portata massima 65000 t), lo stesso discorso è stato fatto per le navi Suezmax e Post-Suezmax ammesse al transito del canale di Suez .
Nave lash, identifica le navi in grado di trasportare chiatte. Il loro utilizzo è legato al ridotto pescaggio che consente di arrivare sia in porti più piccoli che di risalire i gradi fiumi.
III.1.3 Le interazioni tra unità di trasporto ed unità di carico
Le unità di trasporto e le unità di carico a volte non possono prescindere da un terzo elemento, detto Unità di Movimentazione, che permettono il miglioramento delle operazioni di carico e scarico delle merci trasportate. I fattori che influenzano l’utilizzo di un certo tipo di unità sono legati alla tipologia di unità di carico e unità di trasporto, alla quantità di operazioni che si prevede di effettuare annualmente nel terminal, alle superfici a disposizione nei differenti terminal e alla loro organizzazione interna. Le principali unità di movimentazione sono:
24 Carrello cavaliere (straddle carrier), è un
carrello a portale, mobile su ruote gommate, e la sua caratteristica è quella di poter innalzare il contenitore al proprio interno. Ha un limitato ingombro trasversale e quindi la possibilità di movimentare unità di carico nelle zone dei terminali ad alta densità di stoccaggio. Può passare attraverso corridoi stretti tra le file di container e caricare i contenitori sia su i veicoli stradali che su quelli ferroviari. I carrelli di questo tipo possono essere equipaggiati con tutti e
due i sistemi di attacco, spreader e piggy-back, cosi da poter essere usati sia per container sia per casse mobili e semirimorchi.
Carrello laterale (side loader), ha velocità operativa minore in confronto al straddle carrier ma risulta più idoneo nel caricamento di vagoni ferroviari, poiché il vagone viene scaricato con la minima distanza di manovra. Questa tipologia di carrello permette di utilizzare file di contenitori affiancati ma deve essere previsto spazio a sufficienza tra gruppi.
Carrello frontale (front loader), innalza il contenitore mediante movimentazione lungo linee fisse verticali. Ha come pregio la facilità d’uso e la mobilità mentre presenta come difetti lo spostamento del baricentro dalla fase carica a quella scarica e le operazioni di sollevamento possono essere eseguite solo a macchina ferma. I carrelli elevatori di questo tipo possono
25 I carrelli elevatori frontali per container vuoti sono utilizzati nelle aree di stoccaggio dei container vuoti, nelle aree e nelle officine di riparazione degli stessi. Non possono ruotare lo spreader se non di piccoli angoli. L’impiego dei carrelli elevatori frontali per contenitori pieni è tipico di terminal intermodali più piccoli, ma non inusuale anche nei terminal container. Il front loader viene impiegato normalmente con funzione ausiliaria anche nei terminal dotati di gru a portale.
Impilatore (reach stacker), è una gru semovente frontale, la sua caratteristica è quella di poter movimentare le unità di carico sia verticalmente sia orizzontalmente a macchina ferma. È molto utilizzato nel trasporto combinato strada-ferrovia. Può essere equipaggiato con le due tipologie di presa: lo spreader e il piggy-back. I nuovi modelli permettono l’impilamento fino alla sesta altezza.
Questo mezzo viene impiegato nei terminal intermodali con un basso traffico di UTI o altrimenti può essere utilizzato come mezzo di supporto in presenza di gru a portale. In questo caso la gru a portale viene impiegata per il trasferimento delle UTI tra treni, su veicoli stradali o nella zone di deposito temporaneo, mentre con la gru semovente frontale le UTI possono essere prelevate della zona di deposito e caricate sui veicoli stradali o movimentate nelle zone di deposito al di fuori della zona di lavoro della gru a portale. Il mezzo più utilizzato nel trasferimento di UTI nel caso di trasporto intermodale ferro-gomma, in cui si utilizzano casse mobili e semirimorchi, è il reach stacker equipaggiato con spreader universale dotato di piggy-back. Questo mezzo nella maggior parte dei casi riesce a movimentare UTI a pieno carico solo dalla prima rotaia a partire dalla banchina. Esistono reach stacker di dimensioni maggiori che possono movimentare UTI anche sul secondo binario a partire dalla banchina.
26 Gru a portale su rotaia (RMG, Rail Mounted Gantry Crane), è un ponte con quattro gambe che scorrono sui binari. Il movimento del portale è garantito da un motore diesel-elettrico o, nelle nuove soluzioni a basso impatto ambientale, da motore esclusivamente elettrico. Sulla trave superiore è montato il carrello, che scorre elettricamente su tutta la luce, dotato degli argani di sollevamento collegati alla traversa porta spreader. Le luci tra i binari possono arrivare fino a 50 metri e gli sbalzi fino a 12 metri con alzate utili da 12 fino a 17,5 metri. I binari di scorrimento possono essere annegati o fuori terra in funzione delle necessità operative. Nel primo caso l’unica parte del binario che sporge è il fungo mentre la base è completamente annegata nel cemento. Questa soluzione permette il passaggio di mezzi gommati dalla zona sotto gru a quella esterna e viceversa. Nel secondo caso il binario è posato sul plinto di fondazione con tasselli e barre filettate, questo non permette l’attraversamento dei mezzi e potrebbe rappresentare un fattore di rischio per inciampo degli operatori a terra.
Gru a portale gommata (RTG, Rubber Tyred Gantry Cranes), sono gru a portale di varie dimensioni, mobili su pneumatici e dotate di possibilità di compiere traiettorie di sterzata guidata o predeterminata per poter cambiare pista di scorrimento. Questa caratteristica, permette di potersi muovere in diverse aree del terminal cosi da rendere la RTG molto più versatile della gru su rotaia. Per contro questo tipo di gru ha capacità di lavoro minori: le RTG hanno dimensioni che variano dai 20 ai 26 metri di luce tra le gambe e altezze dai 12 fino ai 18 metri.
La peculiarità delle gru a portale è rappresentata dalla grande luce e dalla elevata stabilità che forniscono. La stabilità è una conseguenza del tipo di movimentazione: le unità di carico vengono movimentate orizzontalmente e verticalmente mantenendo il baricentro
27 all’interno della macchina. I container vengono trasbordati grazie allo spreader telescopico in grado di agganciarli negli appositi fori, mentre le casse mobili e i semirimorchi vengono sollevati tramite le grapple arms. Le gru possono essere impiegate su un solo livello o su più livelli. La soluzione a un solo livello, non ottima per questioni di spazio, viene utilizzato nelle situazioni in cui le UTI non possono essere impilate come nel caso delle casse mobili e dei semirimorchi. In questa configurazione si possono movimentare anche container ma non viene sfruttata la caratteristica di poterle impilare e quindi poter risparmiare spazio.
Nella tabella sono descritte le unità di movimentazione in funzione del loro utilizzo annuale.
Quantità movimentate TEU/Anno Unità di Movimentazione
0 – 10000 Carrello – impilatore
20000 – 40000 Gru a portale su gomma
30000 – 50000 Gru a portale su ferro
Circa 100000 Gru a portale per contenitori
Nel capitolo IV si approfondirà meglio il tema delle unità di movimentazione per terminal portuali, alla luce delle caratteristiche tecniche di ciascuna di esse.
III.2 Scali per il trasporto ferroviario
Uno scalo merci ferroviario completo è costituito da: - Fascio binari di arrivi e partenza
28 - Fascio binari di deposito per i carri in attesa di carico o scarico
- Binari per la lavorazione dei carri con i relativi piazzali di carico e scarico - Magazzini merci
- Piani caricatori
- Binari per il deposito dei carri non idonei alla circolazione
- Impianti accessori (stadera a ponte, gru di sollevamento, sagoma di carico)
I binari di carico o scarico dei carri sono solitamente raggruppati in fasci che fanno capo ad un’unica asta di manovra a sua volta collegata al fascio arrivi e partenze. Ciascun fascio è separato da quello vicino con un’intervia di 3,50 m e dal binario di corsa con un’intervia di almeno 3 m.
La lunghezza complessiva dei binari di carico e scarico diretto è dimensionata in funzione della massima media giornaliera mensile na dei carri in arrivo ed np dei carri in partenza realizzando una ricettività totale di: N = 1,8 na + 3 np carri, essendo:
- 1,8 un coefficiente che tiene conto della presenza di punte di traffico e dell’inattività dello scalo nei giorni festivi,
- 3 un coefficiente che tiene conto che i carri in arrivo sostano mediamente tre giorni nello scalo
III.2.1 Gli impianti di carico/scarico diretto
Negli scali di dimensioni medie nei quali la ricettività supera i venti carri, i binari di carico e scarico possono essere derivati direttamente da un’unica dorsale o possono essere riuniti in fasci ad essa collegati.
29 Nella configurazione a dorsale può arrestarsi alla radice dei due ultimi binari, in modo da massimizzare l’ampiezza del piazzale di carico e scarico in corrispondenza dei due binari estremi come nella ipotesi a), o proseguire, come nella configurazione b), per l’intera lunghezza anche degli ultimi binari al fine di agevolare gli scarti dei carri; nella configurazione c) i fasci possono essere formati da tre binari (due operativi e uno di servizio), destinando l’intermedio alle manovre per gli scarti e per i ricambi, oppure da due soli binari prevedendo di raccogliere i binari di servizio in fasci laterali di facile accesso, come nella configurazione d).
Per ciò che concerne la capacità dei fronti di carico e scarico diretto, essa di solito viene dimensionata tra i 16 e i 24 assi, ed è comunque non superiore ai 40. Tale valore è un compromesso, da un lato, necessario per limitare la complessità delle manovre dovute a un eccessivo frazionamento dei convogli, mentre dall’altro si deve tener conto di poter agevolare gli scarti dai binari di carico e scarico.
III.2.2 Raccordi industriali
Per raccordo industriale si intende un impianto ferroviario non di proprietà RFI, allacciato alla rete ferroviaria in una posizione che consente di servire tramite treno uno o più stabilimenti industriali, o terminali nei quali si esegue il trasbordo delle unità di carico su altro modo di trasporto.
Il raccordo industriale è normalmente costituito da (mettere figura): - Un fascio presa e consegna
- Una dorsale di collegamento
- Un insieme di impianti interni allo stabilimento od al terminale
- Un recinto che separa le pertinenze RFI da quelle della ditta/terminal raccordato
30 Sul fascio presa e consegna vengono ricoverati i veicoli destinati ad essere immessi nel raccordo e quelli che da esso provengono prima di essere inoltrati sulla rete RFI. I binari del fascio hanno una lunghezza pari al modulo della linea sulla quale il raccordo si innesta, mentre l’intervia minima sarà di 2,12 m se il traffico non richiede manovre contemporanee su due binari adiacenti con la presenza di personale a terra, altrimenti dovrà essere di 3,165 m.
La dorsale collega la rete RFI con gli impianti raccordati e viene percorsa nei due sensi in regime di tradotta o di manovra sotto la responsabilità delle Ferrovie o della società che gestisce il trasporto per conto della ditta/terminal raccordato. Essa si può diramare dalla rete in diversi modi: da un binario secondario di stazione, da un binario di circolazione della stazione o dalla piena linea esternamente ai segnali di protezione delle
stazioni. Può essere regolata con dispositivi di sicurezza diversi, ma tutti volti ad assicurare l’indipendenza dei movimenti sul raccordo rispetto a quelli di stazione.
Nel caso in cui il raccordo si dirami da un binario secondario di stazione, esso si innesta in una zona non governata da alcun apparato elettrico per cui il sistema di sicurezza è costituito da una sbarra fermacarri ubicata sul raccordo la cui posizione è collegata con quella del deviatoio di innesto in modo tale che solamente se la sbarra è chiusa è possibile liberare la chiave in essa inserita che, a sua volta, inserita nella serratura a chiave coniugata del fermascambio che assicura il deviatoio, permette di liberare ed estrarre la chiave del fermascambio del deviatoio che rimarrà assicurato in posizione tale da precludere l’accesso al raccordo. Il possesso da parte del personale di stazione di quest’ultima assicura, quindi, l’indipendenza del raccordo dalla stazione.
Nel caso in cui il raccordo si dirami da un binario di circolazione della stazione, l’innesto del raccordo è realizzato nella zona governata dall’apparato centrale elettrico della stazione che garantisce la sicurezza dell’intero complesso. I due deviatoi della comunicazione di Fonte:“Funzionalità e progettazione degli impianti ferroviari”, CIFI
31 collegamento sono dotati di fermascambi elettrici o meccanici con chiavi collegate in maniera simile a quanto illustrato nel caso precedente.
Il caso in cui il raccordo è innestato in piena linea è il più delicato e viene accettato solo se le condizioni della circolazione e la distanza dell’innesto del raccordo dalla stazione di appoggio consente di non interferire sul servizio ferroviario. All’interno dello stabilimento o del terminale c’è un fascio presa e consegna alimentabile con tradotte o con manovre. L’innesto è costituito sempre da una comunicazione e da un tronchino di sicurezza. Sul deviatoio inserito in linea è montato un fermascambio di sicurezza non tallonabile, collegato, di solito, con i segnali di partenza delle stazioni limitrofe, con controllo elettrico permanente della posizione dello scambio e dell’efficienza del fermascambio.
Il recinto ferroviario delimita le pertinenze tra le aree operative delle Ferrovie da quelle della ditta/terminal, e non coincide necessariamente con un confine patrimoniale. Il recinto presenta in corrispondenza della dorsale un varco chiuso da un cancello munito di chiave la cui manovra è di competenza del Capo Stazione dell’impianto di appoggio.
Tutte le parti del raccordo devono presentare un tracciato privo di curve di raggio inferiore ai 150 m; solo in presenza di condizioni eccezionali non modificabili, si possono progettare impianti con curve di raggio fino a 100 m, ma le Ferrovie si riservano di immettere nel raccordo solo carri che possono circolare senza particolari prescrizioni. I raccordi, infine, devono essere dotati di tutti gli impianti e degli apparecchi di manovra, di comunicazione e di segnalamento necessari a garantire la regolarità e la sicurezza sia dell’esercizio del raccordo che della circolazione dei treni e delle manovre in stazione.
III.3 Impianti per il trasporto intermodale
In letteratura si intende per terminale intermodale “una struttura dove si effettua il trasferimento modale delle unità di carico”. I componenti di un terminale intermodale possono essere raggruppati nei seguenti 3 sottosistemi:
- Stradale, costituito da strade di accesso, corsie di scorrimento e aree di parcheggio; è percorso dai veicoli stradali
- Ferroviario, costituito dai fasci di binari e dagli elementi elencati nel paragrafo precedente (raccordi, fasci di presa e consegna, ecc), dispone di materiale rotabile ed opera con modalità di esercizio proprie
32 - Di trasbordo, dove viene eseguita la movimentazione con attrezzature per il carico/scarico verticale, aree che permettono la manovra di carico/scarico orizzontale e aree di stoccaggio.
A seconda del tipo di movimentazione e delle attrezzature in dotazione, il terminal assume diversi layout. Qui sotto si riportano due esempi, uno con gru a portale, l’altro con gru gommata, mentre nel paragrafo 3 verrà approfondito il tema per quel che riguarda i nodi di trasferimento.
Schema con gru gommata - Fonte:“Funzionalità e progettazione degli impianti ferroviari”, CIFI
33 Il layout di un terminale intermodale e il modello di gestione del traffico devono ottimizzare, da un lato, la funzionalità di esercizio attraverso un corretto dimensionamento degli spazi per evitare congestioni contenendo nello stesso tempo gli investimenti, e dall’altro lato devono garantire l’utilizzabilità degli spazi e degli impianti, tramite un’impostazione modulare, che sia in grado di adeguare l’esercizio a cambiamenti della domanda di trasporto.
A livello di classificazione in funzione della grandezza, i terminali possono essere:
- Di piccole dimensioni con una potenzialità di trasbordo di 140-160 TEUs/giorno su una superficie di 10000-15000 mq
- Di medie dimensioni con una potenzialità di trasbordo di 280-300 TEUs/giorno su di una superficie 40000-50000 mq
- Di grandi dimensioni con una potenzialità di trasbordo maggiore di 300 TEUs/giorno su di una superficie maggiore di 70000 mq ed un deposito di 2000 container
III.3.1 Il sottosistema stradale
Il Manuale di progettazione degli interporti del CNR del 1987, ipotizza l’operatività del terminal durante due periodi della durata ciascuna di otto ore, il primo dedicato al carico di veicoli su gomma a seguito dell’arrivo dei treni, il secondo al loro scarico sui treni in partenza. In base a questa considerazione sono stati elaborati degli istogrammi che rappresentano gli arrivi casuali rilevati statisticamente dei veicoli su gomma secondo una distribuzione tale che il mezzo sia immediatamente lavorato mediante trasbordo diretto o da zone di stoccaggio
.
34 Il confronto delle aree sottese dagli istogrammi nelle due condizioni permette di valutare i veicoli in arrivo al terminale che, non potendo subire un’operazione di carico o scarico, necessitano di parcheggi. La superficie da riservare a tali veicoli, comprensiva per le loro evoluzioni, è di circa 130-170 mq/veicolo. I posti sono a “spina di pesce” con inclinazione secondo il senso della corrente di 45° o 60°, una corsia d’entrata ed una d’uscita per consentire manovre più agevoli.
III.3.2 Il sottosistema ferroviario
Un terminale nel quale le operazioni di trasbordo vengono eseguite immettendo sui binari operativi una sola coppia di treni al giorno è caratterizzato da una capacità, detta capacità statica, funzione della lunghezza del treno messo sotto lavorazione.
Quando si avvicendano più treni il terminale assume una capacità dinamica multipla della capacità statica. Come già visto per gli scali ferroviari, un sottosistema ferroviario è costituito da un fascio di binari presa e consegna della lunghezza pari al modulo delle linee confluenti nel terminale, sul quale vengono ricoverati i treni in attesa di esser sottoposti alle operazioni di scarico o dove stazionano i treni carichi in attesa dell’inoltro in rete ed, eventualmente, da fasci di appoggio, sui quali vengono ricoverati i treni che debbono ancora subire lavorazioni, e da un fascio partenze.
Il numero dei binari del fascio presa e consegna è funzione del flusso in arrivo ed in partenza dei treni (della media e delle punte degli ingressi e delle uscite); in linea di massima per i terminali tradizionali viene previsto un binario ogni 2-3 treni/giorno complessivamente in arrivo ed in partenza, equivalenti a circa 1000-1500 t di carico lavorato cui va aggiunto un binario di circolazione per il disimpegno dei locomotori.
Il modulo, generalmente di 750 m per treni da 2000t, sarà, comunque, quello massimo delle linee che si attestano al terminale; l’interasse, dovendo permettere la presenza di personale a terra in concomitanza con le manovre di treni con sagoma di carico C, è fissato dal DM 469/79 in 4,70 m (2x1,645+1,40) e la pendenza longitudinale non dovrà superare il valore dell’1,2 per mille.
Il fascio presa e consegna è posizionato accanto od in testa ai binari operativi, dovrà essere elettrificato in modo da poter utilizzare il locomotore di linea per le operazioni di estrazione e, se dotato di segnali di partenza, permette l’inoltro diretto dei treni in rete. Per contro, il collegamento con i binari sotto gru e l’asta di manovra non sarà elettrificato per
35 ragioni di prevenzioni infortuni ed i movimenti saranno effettuati da una locomotiva diesel di manovra. Quando le operazioni di carico e scarico dei treni non sono consecutive, occorre dotare l’impianto di un fascio di appoggio direttamente collegato al modulo di trasbordo nel quale ricoverare il materiale tra le due operazioni.
III.3.3 I nodi di trasferimento con movimentazione verticale
Il layout di un modulo con movimentazione verticale delle unità di carico dipende dal traffico previsto dal tipo di apparecchiature di movimentazione e dalla tipologia di unità di carico.
I terminal possono essere di tipo promiscuo o specializzato, a seconda se le unità di carico movimentate siano diversificate o esclusive (ad esempio solo container). La progettazione di terminali specializzati per container, in linea teorica più efficienti di quelli promiscui, è consigliabile solo se il traffico supera una quota tale da coprire i costi di esercizio.
È buona norma rispettare le seguenti dimensioni: - 4,20-4,60 m per i binari operativi
- 3,50 m per le corsie di circolazione - 3,30-4,00 m per corsie di carico/scarico - 2,65-3,10 m per le corsie di stoccaggio
Se la gru è a portale lungo le sue vie di corsa vengono previste fasce franche larghe 0,55-1,60 m.
A seconda del traffico del terminale, il quale influisce sulla scelta del tipo di gru e del numero di coppie di treni composti al giorno (e di conseguenza del numero di binari necessari), esistono vari schemi caratteristici di nodi di trasferimento:
Schema nodo di trasferimento a un binario operativo - Fonte:“Funzionalità e progettazione degli impianti ferroviari”, CIFI
36 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. Domanda movimentata < 250000 t/anno
Tale schema è valido anche per una domanda movimentata pari a max 500000 t/anno. In questo caso si raddoppia il numero di binari e quello di corsie, ma le dimensioni rimangono le stesse.
Da 3 binari in su è necessario però l’utilizzo di gru a portale sotto il quale sono collocati, in numero variabile, sempre i binari, le corsie di carico e quelle di stoccaggio ed, a volte, quelle di transito.
Il nodo di trasbordo con gru a portale viene solitamente individuato con una terna di cifre (ad esempio 2-4-0 o 0-5-0), la prima e la terza delle quali indicano le corsie ferroviarie e/o stradali sotto gli eventuali due sbracci, la seconda quelle sotto il portale.
Posizionato il treno carico sotto gru, si procede al trasbordo diretto delle unità di carico sui mezzi stradali presenti nel terminale, sia che essi siano diretti all’esterno o all’area di stoccaggio, e viceversa. In funzione del modello di esercizio adottato, il treno viene avviato al fascio presa e consegna per le necessarie verifiche tecniche prima di essere inoltrato in linea, o viene accantonato in binari di ricovero per essere di nuovo posizionato sotto gru per il completamento del carico.
37 Schemi nodo di trasferimento sotto portale - Fonte:“Funzionalità e progettazione degli impianti ferroviari”, CIFI
Schema nodo di trasferimento sotto portale 0-5-0 - Fonte:“Funzionalità e progettazione degli impianti ferroviari”, CIFI In questi schemi di trasferimento, è bene che i binari siano affiancati per rendere migliore il collegamento con il fascio presa e consegna e quello di appoggio esterni all’area operativa. Le corsie di carico e quelle di circolazione sono affiancate ai binari per limitare i movimenti trasversali della gru. Le corsie di carico/scarico o quelle di stoccaggio possono invece essere utilizzate anche come corsie di deflusso dei mezzi stradali introducendo un indubbio vincolo alla fluidità del terminale.
Gli schemi a tre binari presentano una potenzialità di gru di 30000 movimenti all’anno; la lunghezza del binario servito da una transtainer è funzione del convoglio medio, con un minimo di 100-125 m e massimo di 450-500 m.
III.3.4 Le aree di stoccaggio
Si definisce area di stoccaggio uno spazio custodito entro il quale vengono depositate le unità di carico in attesa di carico o dopo il loro arrivo al terminale. Vi è una superficie
38 immediatamente a contatto con i binari che è detta superficie di stoccaggio attivo: è costituita dalle corsie di stoccaggio adiacenti ai binari operativi dove le unità di carico sostano un tempo breve (solitamente 2 o 3 ore). Inoltre vi è una superficie, detta di
stoccaggio passivo, dove invece le unità di carico sostano per un tempo superiore, che
varia da porto a porto; tale superficie è l’area di stoccaggio.
Dato un determinato layout è possibile calcolare la capacità di traffico C dell’area di stoccaggio in termini di TEUs/anno come segue:
C = Nc r
- Nc è la capienza dell’area di stoccaggio in termini di TEU
- r è l’indice di rotazione media annua degli stalli, cioè il numero medio di volte che essi vengono occupati da container diversi: r = 1/Tm, con Tm tempo medio di sosta
di un contenitore (in anni)
La capienza dell’area di stoccaggio, in termini di numero di TEU, è determinata attraverso la relazione:
Nc = Ns Hm
- Ns è il numero di stalli contenuti nell’area di stoccaggio
- Hm è il numero medio di contenitori accatastabili l’uno sull’altro
Il numero di stalli contenuti nell’area di stoccaggio Ns è calcolato come segue: Ns = (P – lp) (B – lb) / A
- P e B sono i lati (in metri) dell’area di stoccaggio (P è il lato banchina e B la profondità)
- lp ed ls sono gli spazi riservati alle corsie di scorrimento presenti lungo il lato banchina e lungo la profondità e devono tenere conto del numero e della larghezza delle vie di circolazione, nonché dell’estensione dell’area di manovra
- A è l’area media occupata dal singolo stallo
Nelle figure seguenti sono mostrati alcuni esempi di layout dell’area di stoccaggio in funzione di:
- Mezzi di movimentazione adottati - Tipologie di unità di carico
39
Gru a portale su gomma – Unità di carico eterogenee
Gru a portale su rotaia – Unità di carico eterogenee
40 Presso l’ingresso di un terminal si svolgono alcune attività che possono influire sulla produttività complessiva:
- Check-in: consegna dei documenti e scambio d’informazioni sulle operazioni da svolgere;
- Controllo del veicolo ed UTI: vengono segnalati inefficienze e danni, sia per ovviare ad eventuali contestazioni da parte del proprietario, sia per evitare ritardi alla successiva verifica da parte dell’impresa ferroviaria
Per lo svolgimento di queste attività sono necessari, per ogni gate, un operatore in cabina ed uno a terra. Tramite l’applicazione della teoria delle code al problema del dimensionamento dell’ingresso al terminal si forniscono alcune indicazioni probabilistiche utili a risolvere un punto critico dell’infrastruttura.
I tempi di servizio del gate di un terminal indicativamente variano da 1,5 fino a 5 min; un valore medio di impegno dei veicoli di ingresso può essere stimato pari a 3 min.
Il tempo al gate è influenzato molto dalla quantità di notizie inerenti la spedizione che sono state trasmesse con la prenotazione (booking) e richiamate al gate dal computer mediante la digitazione del codice di riconoscimento della spedizione adottato dal terminal. Per le partenze rimane sul mezzo il conducente, la cui impresa ha effettuato la prenotazione, mentre deve parcheggiare il mezzo nell’area pre-gate ed accedere agli uffici l’autista che non possiede la prenotazione.
Per il ritiro delle UTI arrivate al terminal, la procedura è più semplice: all’ingresso avviene la consegna del buono di ritiro al gate, il riconoscimento dell’autista, l’ordine alla gru se collegata via radio; vengono quindi fornite le dovute informazioni al conducente per il suo posizionamento nel terminal. Il conducente dovrebbe poter restare sul veicolo durante le operazioni per l’accesso. All’uscita avvengono la verifica delle UTI ed i rilievi di danni, se richiesti dall’autista. Vedremo nel paragrafo IV.4 come lo sviluppo della telematica applicata ai trasporti può ridurre sensibilmente i tempi di check-in.
Per il calcolo del numero medio di veicoli in arrivo si devono considerare distintamente la fascia oraria mattutina e quella serale, durante le quali si registrano spesso i maggiori afflussi, tralasciando la fascia oraria del primo pomeriggio, quando il traffico in genere è minore rispetto alle altre ore. Così facendo le distribuzioni degli arrivi presentano andamenti poissoniani.
41 L’ipotesi che quindi viene fatta per un ingresso con m gate è quella di una coda M/M/m, ovvero M arrivi poissoniani, M tempi di servizio esponenziali, m “servitori”. Detto λ il tasso medio di arrivi nel periodo di punta e μ il tasso medio di servizio, il parametro ρ =
λ/μ è detto intensità di traffico (o rapporto di carico). Se il rapporto è inferiore ad 1,
soddisfa la condizione di “ergodicità”; in caso contrario la coda continuerebbe ad aumentare nel tempo e non si raggiungerebbero le condizioni stazionarie. La probabilità di trovare tutti i gate vuoti nel modello M/M/m è data dall’espressione:
La probabilità che un utente arrivando trovi tutti i gate occupati è data dalla “Erlang-C formula”:
Il tempo medio di attesa in coda (ossia il tempo medio di attesa prima di iniziare ad essere servito al gate, “waiting time in queue”) è dato da: E[Tcoda] = PQ /(mμ-λ)
Il numero medio di veicoli in attesa in coda (in attesa di essere serviti, escluso quelli che sono in servizio) può essere ricavato attraverso la formula di Little: E[Ncoda] = λE[Tcoda]
Il tempo di attesa nel sistema o di “attraversamento del sistema” o di “soggiorno nel sistema” è dato da: T = Tcoda + S, con S tempo di servizio. La media di T è data da: E[T] =
E[Tcoda] + E[S]. Il numero medio dei veicoli nel sistema può essere calcolato sempre con la formula di Little. La probabilità che il tempo di attesa in coda superi una certa soglia H è data da: prob[Tcoda > H] = PQ e -(mμ-λ)H
Si può quindi fissare questa probabilità e ricavare quel valore del tempo di attesa sotto il quale stanno gli altri utenti.
