Il layout dell’impianto e l’attrezzatura Metrocargo

Al fine di incrementare i volumi di trasporto, è necessario trasferire verso l’intermodalità parte di quei trasporti che, effettuati in volumi pari ad una o più unità di carico, rappresentano il traffico diffuso nazionale e internazionale. Con le tecniche oggi applicate nel servizio “punto–punto ferroviario” per grandi volumi questa tipologia di trasporti non può che utilizzare il sistema “tutto strada” e di ciò se ne ha una evidenza guardando i valori del flusso merci su gomma in rapporto a quello ferroviario.

Il mercato del trasporto intermodale è stato sino ad oggi condizionato da vincoli di contorno difficilmente superabili senza un moderno approccio alle tecniche di movimentazione nei terminali intermodali e alle metodologie di utilizzo della modalità ferroviaria.
Le tecnologie prese in considerazione nel presente progetto di ricerca, grazie alla elevata efficienza ed economicità, consentono di attrarre molti tipi di flussi/merci che possono essere trasportate in containers o casse mobili ma che, al momento, non lo sono favorendo in modo significativo l’intermodalità e rendendo ancor più rilevante il ruolo dei porti.

A seguito di quanto osservato sul mondo dei trasporti si è riscontrata l’opportunità di avviare una nuova iniziativa nel campo dei trasporti intermodali che crei un innovativo sistema logistico capace di mettere in rete le infrastrutture intermodali esistenti.

Il sistema simulato – denominato Metrocargo – si propone di utilizzare soluzioni tecnologiche e informatiche avanzate che hanno, come elemento centrale, un nuovo sistema di carico e scarico di containers e casse mobili sui vagoni ferroviari con la tecnica del trasbordo orizzontale, che si può attuare mentre il treno si trova sotto la linea elettrica di alimentazione, senza necessità di effettuare manovre ferroviarie, evitando quindi la necessità di portare il treno fuori linea con evidente risparmio in termini di tempi e costi.

Le strutture territoriali esistenti (porti, interporti e piattaforme logistiche) e i nuovi terminali dotati di attrezzature di carico/scarico a traslazione orizzontale costituiranno un sistema a rete, con dorsali di traffico servite da treni “navetta”. L’insieme delle strutture tradizionali ed innovative costituirà un sistema di nodi, utili a trasferire agevolmente e velocemente le unità di trasporto da camion a treno e/o alla nave, oppure da treno a treno, con modalità organizzative analoghe a quanto avviene per il trasporto di passeggeri – trasbordo e coincidenze – in un normale servizio di rete.

Tecniche, operazioni e problematiche del sistema intermodale attuale

I terminali oggi in uso sono stati progettati per gestire le operazioni di carico/scarico dal treno in maniera remota e non in fase con il movimento del treno stesso. Infatti, i terminali sono connessi alla rete con un binario di raccordo non elettrificato, che si dirama dal fascio di binari connesso alla stazione ferroviaria di riferimento.

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In questa situazione il convoglio ferroviario, una volta giunto nella stazione di destinazione, deve essere trainato con un’operazione di terminalizzazione diesel all’interno del terminale stesso, operazione spesso gestita, per il primo tratto, dalla squadra di manovra dell’impresa ferroviaria e, per il tratto finale, dal personale del terminal, con elevati costi e tempi aggiuntivi. Inoltre, la movimentazione delle unità di carico basata sulla tecnica del sollevamento obbliga ad operare con costose attrezzature – gru a cavalletto, reach stacker – e necessita di grandi spazi per lo stoccaggio delle unità di carico e per la manovra dei mezzi di movimentazione.
Il terminale deve essere fortemente infrastrutturato con più binari di carico e scarico e ampie aree cementate per poter sopportare l’attività di movimentazione e i forti carichi propri delle gru semoventi.

I tempi e i costi connessi all’operazione di scarico/carico in un terminale tradizionale sono condizionanti per la competitività dell’intero trasporto; infatti, tra sgancio del locomotore elettrico, manovra in stazione, terminalizzazione, scarico e ricarico e ritorno in stazione, preparazione alla partenza, si impiegano anche fino a 10/12 ore con costi che raggiungono i 70/100 euro ad unità di carico a seconda della dislocazione del terminale e della pluralità dei soggetti coinvolti.

La metodologia descritta è idonea e competitiva solo in presenza di grandi volumi, per particolari destinazioni, che possano generare quantitativi pari ad almeno 3/5 treni alla settimana per singola destinazione. Per volumi movimentati inferiori risulta difficile – per il vettore ferroviario – garantire la messa in viaggio del treno con sufficiente affidabilità; ne consegue che le uniche strutture intermodali nazionali efficienti risultano quelle che offrono relazioni internazionali da/e verso il Nord Europa.
 

La tecnica del trasporto intermodale è considerata un’alternativa valida al “tutto strada” per una limitata percentuale dei trasporti a lunga distanza che hanno già una “predisposizione all’intermodale” e, per questo, hanno suscitato l’interesse delle case di spedizione che operano in questo settore. In questo modo si perde irrimediabilmente la possibilità di movimentare il traffico diffuso che, in termini percentuali, è pari ad oltre il 90% dei volumi complessivi movimentati. La ferrovia, che dovrebbe rivestire il ruolo di principale attore del trasporto intermodale terrestre, viene confinata ad un ruolo minimale, e si riscontrano le stesse problematiche anche nel trasporto combinato marittimo dove, in pochi casi, il trasporto ferroviario da e per i porti supera il 20% della movimentazione complessiva.

L’obiettivo da raggiungere è quindi quello di fornire un servizio intermodale innovativo caratterizzato da:

  1. elevata semplicità e flessibilità d’uso;
  2. elevate performance in termini di tempi di resa;
  3. possibilità di raggiungere progressivamente tutto il territorio nazionale ed europeo;
  4. possibilità di dare soluzione a tutte le necessità di trasporto indipendentemente dai volumi e dalle frequenze;
  5. prezzi competitivi rispetto alle offerte di servizio concorrenti.

 

La soluzione del Porto di Civitavecchia 

Per la gestione dei terminali è necessaria una forte innovazione di sistema tramite una nuova “visione logistica” del trasporto intermodale e nuove modalità operative.

Metrocargo si propone pertanto di sviluppare un network di relazioni intermodali tale da garantire:

  1. bassi costi di esercizio;
  2. elevate rese di trasporto;
  3. flessibilità;
  4. tempi di resa certi e competitivi.

Il primo vincolo da superare è l’accessibilità ferroviaria dei terminali che deve diventare semplice, efficiente ed immediata: deve assimilarsi ad una fermata di un treno passeggeri in una qualsiasi stazione di transito.
Per ovviare a questo vincolo i Terminal vengono costruiti parallelamente alla linea ferroviaria e prevedono binari secondari nei quali i treni vengono alimentati costantemente attraverso una linea elettrica aerea. Ogni Terminal include un’area di Arrivo delle unità da caricare (A), un’area di consegna (B), baie di stoccaggio automatizzate (C) e sistemi automatizzati di caricamento e scaricamento dai treni (D).

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Data questa struttura il Terminal permette il caricamento e lo scaricamento dei containers e delle casse mobili mentre il treno si trova sui binari secondari.
La rapidità delle operazioni di scarico e carico, connesse alla metodologia Metrocargo, consente di ridurre il numero dei binari operativi ad uno, o al massimo due.

Costruendo gli stessi vicini e in posizione parallela rispetto alla linea ferroviaria, si ottiene un’asola elettrificata. L’utilizzo della tecnica di trasbordo orizzontale consente l’entrata e la successiva uscita diretta del treno sulla linea ferroviaria primaria senza necessità di operazioni di manovra e/o terminalizzazione.

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La realizzazione dell’asola elettrificata consente di azzerare il tempo di arrivo e ripartenza treno. Il tempo totale intercorrente tra l’arrivo e la partenza di un treno si riduce al solo tempo necessario alle operazioni di scarico e ricarico; la tecnologia Metrocargo permette di effettuare l’operazione in maniera automatizzata e in un tempo di circa 40 minuti.

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Un tempo di fermata così apre al trasporto intermodale sviluppi di sistema inimmaginabili con la tecnica tradizionale, consentendo di effettuare fermate intermedie lungo il tragitto e la possibilità di interscambiare unità di carico tra un treno e l’altro nei “terminali di interscambio”.

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La nuova prospettiva che si apre è quindi la creazione di servizi di trasporto che, utilizzando la rete ferroviaria esistente, creino un network tra tutti i terminali intermodali, sia tradizionali che innovativi.

In particolare, la possibilità di mettere in rete i centri intermodali oggi esistenti sul territorio, attraverso la costruzione di strutture dedicate di interscambio veloce, consente di superare con profitto l’isolamento logistico in cui oggi versano le piattaforme intermodali italiane – spesso vere e proprie cattedrali nel deserto – incapaci, se non inserite in un network, di sviluppare traffico autonomamente. Si stima che nelle piattaforme esistenti vi sia uno spazio di crescita di gestione di maggiori volumi molto elevato, tale da modificare significativamente la quota di trasporto intermodale nazionale.

È evidente il vantaggio dell’utilizzo di una simile tecnologia anche in ambito portuale ai seguenti scopi:

- connessione porto - retro-porto tramite treno navetta (con conseguente riduzione dei tempi e degli spazi necessari)

- realizzazione di un terminal intermodale ad alta resa connesso in rete ad altri terminal ed interporti anche tradizionali.

In contrapposizione all’attuale proposta di rigidi servizi “punto a punto”, Metrocargo propone quindi servizi di trasporto a rete, assimilabili in tutto e per tutto ad un normale servizio passeggeri, dove basta salire su un treno in una qualsiasi stazione per raggiungerne qualunque altra, utilizzando un sistema di treni navetta, a composizione bloccata e ad itinerario prefissato, in cui sia possibile cambiare treno nei punti di coincidenza e arrivare a destinazione con una terminalizzazione iniziale e finale via camion.

Attività di movimentazione

Le attività di movimentazione in un terminal container automatico portuale sono le seguenti:

  • Ingresso delle unità di carico nel sistema (containers trasferiti tramite camion da banchina a terminal)
  • Posizionamento dei containers da caricare in aree di stoccaggio limitrofe al binario ferroviario

All’arrivo del treno si ha:

  • Scarico dei containers da treno ad aree di stoccaggio limitrofe al binario ferroviario
  • Carico dei containers da aree di stoccaggio a treno
  • Uscita delle unità di carico dal sistema (container trasferiti tramite camion da aree di stoccaggio per containers scaricati a banchina)

 

Ingresso delle unità di carico nel sistema

Le unità di carico arrivano al terminale con mezzi su gomma o mediante trasbordo da mezzo marittimo e sono posizionate sull’area di ricevimento dell’impianto collegata all’area di movimentazione all’interno del terminale
 

L’arrivo di ogni unità è segnalato al software di gestione centrale. In funzione delle indicazioni del software, che pianifica le sequenze di carico e di trasbordo, i containers sono disposti nelle baie di stoccaggio, trasversali ai binari, corrispondenti alla destinazione finale del treno. In corrispondenza dell’arrivo del treno su cui devono essere caricati, i containers e le casse mobili sono automaticamente trasferiti sulla via di traslazione posta davanti alle vie trasversali nelle posizioni più idonee per il carico.

Caricamento sui vagoni

Ogni unità di carico posta nell’area di carico viene prelevata da un carro trasferitore (navetta) a mezzo di un ponte mobile estensibile. Il carro trasferitore, rilevando con mezzi ottici le sagome delle unità di carico, si allinea con i dispositivi di fissaggio disposti sul carro nella posizione prestabilita. Quindi il ponte, estendendosi verso i binari, previo sollevamento dell’unità di carico attraverso apposite torrette, traslano il carico sul vagone e, abbassandosi, lo depositano in posizione centrata rispetto ai blocchi di fissaggio. Il caricamento può essere fatto in parallelo da tutti i carri trasferitori presenti nell’impianto, il cui numero viene stabilito in modo da ottenere un giusto equilibrio tra costi di investimento e tempi di carico, che sono cosi contenuti in qualche decina di minuti per treno.

Scarico dei vagoni

Operando in modo analogo al carico, sul lato opposto dei binari sono disposti dei carri trasferitori che, previo sollevamento dei containers dai vagoni da parte delle torrette, utilizzano il ponte mobile per effettuare l’operazione di scarico e, dopo averli depositati sulla propria superficie li depositano definitivamente su una via longitudinale, posizionata parallelamente alla via di corsa dal lato opposto al carico.

Componenti principali impianto automatico di handling

L’impianto è realizzato da moduli composti ognuno da Torrette di sollevamento, Navette (carri trasferitori) e Baie di stoccaggio.

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Torretta di sollevamento
 

Sistema di sollevamento indipendente che provvede ad individuare e sollevare un singolo angolo del container posizionato sul carro ferroviario operando sul lato esterno del blocco d’angolo; un set di Torrette è composto da n.4 unità indipendenti che provvedono a movimentare la ITU. Ogni torretta per rispettare i franchi ferroviari di sicurezza arretrerà in posizione di sicurezza ad ogni ingresso ed uscita del treno.
 

Carro trasferitore
 

Ogni Carro trasferitore è costituito da due navette che si muovono in modo indipendente, il Carro trasferitore serve per trasferire le ITU alla baia di stoccaggio e viceversa.
 

Ponte di trasbordo
 

Componente del carro trasferitore con la specifica funzione di trasferire il container alle baie di stoccaggio e viceversa.
 

Baia di stoccaggio
 

Ogni Baia di stoccaggio è composta da tre telai in acciaio che insieme costituiscono il supporto di due ITU da 20’ ovvero un ITU da 40’ (45’/48’).
 

Modulo
 

Indichiamo quale “modulo” un set di Torrette ed un Carro trasferitore che lavorano in sincronia, prelevando e depositando i containers nelle Baie di stoccaggio.
 

Sistema di schedulazione
 

Sistema di controllo (di secondo livello) che ha come compito principale la gestione del dispatching e dello scheduling delle missioni.
 

PLC di coordinamento
 

Interfaccia che, tramite la rete wireless, invia i vari comandi per lo svolgimento delle missioni di carico e scarico.
 

WMS
 

Sistema per la gestione del magazzino (Warehouse Management System)
 

RS
 

Reach Stacker, gru semovente gommata.
 

TOS
 

Terminal Operating System, apparati e software dedicati alla gestione operativa dell’intero terminal.

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 Layout impianto portuale

Per il Porto di Civitavecchia, in relazione alla simulazione del terminal container automatico, si è fatto riferimento ad un layout tipico di un impianto automatico portuale che prevede aree di stoccaggio posizionate parallelamente al binario ferroviario, ove possibile (ma non necessariamente) per tutta la lunghezza del treno.
 

Da un lato del treno avviene lo scarico dei containers nelle aree di buffer di scarico, mentre dall’altro lato avviene il carico dei containers dalle aree di buffer di carico. Intorno al binario ferroviario è poi prevista una corsia di scorrimento per i camion provenienti da banchina in fase import e diretti in banchina in fase export.
 

Nella figura seguente un esempio di layout di terminal portuale.

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