Sistemi di Trasporto Merci Sotterranei: Un Nuovo Modo di Consegnare in Città

L'idea di usare sistemi sotterranei per trasportare pacchi nelle città sta diventando popolare. Questo metodo può muovere merci in fretta e allo stesso tempo ridurre il traffico sulle strade. Significa anche che ci vogliono meno autisti per le consegne. Poiché i pacchi viaggiano attraverso Tunnel usando motori elettrici, questo sistema è meglio per l'ambiente. Continua a funzionare senza interruzioni a causa del maltempo, a differenza dei veicoli di consegna tradizionali.

Molti piani attuali per sistemi di carico sotterranei si concentrano sul trasporto di oggetti grandi, come i container nei porti, piuttosto che pacchi singoli. Alcuni esempi includono l'Hyperloop, che punta a connettere le città rapidamente, e sistemi in Svizzera che progettano di muovere merci tra nodi. Tuttavia, queste opzioni richiedono spesso investimenti enormi e diversi anni di costruzione.

Attualmente, solo uno di questi progetti, il Cargo Sous Terrain in Svizzera, è in costruzione e dovrebbe essere completato entro il 2031. Questo lavoro è diverso dal nostro focus, che è sull'uso di sistemi sotterranei per consegnare ordini singoli, specialmente da aziende di e-commerce come Amazon e servizi di consegna come UPS e FedEx.

Mentre le discussioni precedenti sui sistemi di carico sotterranei si concentravano sulla programmazione e le operazioni, non è stato fatto molto per progettare reti specificamente per la consegna di pacchi singoli o valutare i potenziali benefici. Usare sistemi di carico sotterranei per la consegna dell'ultimo miglio richiede una pianificazione attenta rispetto a sistemi più semplici che collegano le città tra loro.

Ci sono decisioni importanti da prendere su quali aree di una città dovrebbero avere accesso alle consegne sotterranee e quali aree possono continuare a fare affidamento sui camion tradizionali. Queste scelte hanno anche alcune limitazioni che devono essere considerate durante il processo di progettazione.

Una compagnia di Londra, chiamata Magway, sta guidando questa idea. Propongono di usare tunnel più piccoli, circa 90 cm di larghezza, costruiti accanto alle strade esistenti o alle reti di trasporto. Questi tunnel sono più economici da costruire rispetto alle opzioni più grandi e possono utilizzare lo spazio disponibile, come tunnel già costruiti per la posta.

Il sistema di Magway utilizza motori elettrici per muovere pacchi su trasportatori attraverso questi tunnel. Puntano a creare due tunnel paralleli per permettere alle merci di muoversi in direzioni diverse. Se c'è bisogno di manutenzione su un tunnel, le merci possono passare all'altro tunnel, assicurando che le consegne continuino senza problemi.

Questo sistema potrebbe gestire 72.000 pacchi all'ora, riducendo notevolmente il numero di camion necessari per le consegne. Un sistema UFT potrebbe essere gestito da un solo servizio di consegna o da una città che addebita alle aziende per l'uso della rete.

In questo modello, una città costruirebbe un sistema UFT per trasportare pacchi da uno o più depositi a piccoli hub chiamati microhub. Questi microhub servirebbero i quartieri, permettendo ai clienti di camminare o andare in bici a ritirare i loro pacchi. In alternativa, i servizi di consegna potrebbero gestire l'ultima parte della consegna usando piccoli veicoli.

I microhub stanno guadagnando popolarità come modo per ridurre i veicoli di consegna sulle strade. Tuttavia, non c'è consenso sul modo migliore per organizzare questi punti. Alcune città utilizzano spazi di parcheggio in affitto; altre utilizzano container di spedizione, garage o anche parchi per questi hub.

Nel nostro approccio, il sistema UFT funzionerebbe insieme ai camion tradizionali per coprire ampie aree in una città. Per le aree ad alta domanda, la rete UFT potrebbe occuparsi della maggior parte delle consegne mentre i camion servirebbero le restanti regioni.

Puntiamo a creare un modello che decida i posti migliori per impostare reti UFT. L'obiettivo è massimizzare il numero di pacchi inviati attraverso il sistema UFT, rimanendo comunque nei limiti di budget e capacità. Il nostro obiettivo principale è ridurre il numero di camion sulle strade, che è quello che le città vogliono fare di più.

La nostra ricerca si concentra sull'analizzare quanto della domanda può essere soddisfatta, quanti camion possono essere tolti dalle strade e sul risparmio di emissioni attraverso un sistema del genere. Vogliamo anche confrontare i benefici delle reti UFT con i sistemi di consegna tradizionali usando veicoli elettrici.

Partiamo dal presupposto di un certo livello di cooperazione tra le aziende di consegna. Nella maggior parte degli studi sulla consegna delle merci, diversi fornitori condividono i veicoli di consegna, il che può essere complicato per quanto riguarda la condivisione delle informazioni sui clienti e dei costi. Tuttavia, nel nostro approccio, crediamo che i fornitori di consegna prenoteranno e pagheranno semplicemente la capacità di cui hanno bisogno senza affrontare questioni complicate.

L'ultima parte della consegna dai microhub potrebbe essere gestita dai fornitori di servizi originali o da un'altra azienda. In alcuni dei nostri test, confrontiamo i risultati dei sistemi UFT con un sistema collaborativo basato sui camion per vedere quali sono migliori.

I nostri principali contributi riguardano l'introduzione di un nuovo modello di consegna e lo sviluppo di un nuovo modo di vedere il problema del trasporto di merci sotterranee. Dimostriamo che questa questione è piuttosto complessa e difficile da risolvere, ma forniamo un metodo per raggiungere le soluzioni in modo efficace.

Condividiamo risultati computazionali da città reali, concentrandoci principalmente su Chicago e New York City, evidenziando le strutture di queste reti e esaminando i benefici di tali sistemi. Ad esempio, abbiamo scoperto che investendo solo 45 miglia di tunnel a Chicago, potremmo rimuovere il 42% dei pacchi dalle strade. Allo stesso modo, a New York, un tunnel di 45 miglia potrebbe eliminare il 32% dei pacchi.

Inoltre, stimiamo i costi associati all'implementazione di questi sistemi di carico sotterranei, dettagliando sia i costi fissi che quelli operativi su base per pacco. I nostri calcoli indicano che utilizzare un sistema UFT potrebbe far risparmiare oltre il 40% rispetto alle pratiche di consegna tradizionali.

Questo suggerisce che la consegna dell'ultimo miglio usando sistemi di carico sotterranei potrebbe essere un argomento promettente per studi futuri.

#Contesto sul Trasporto di Merci Sotterranee

I sistemi di carico sotterranei non sono un'idea nuova. Sono stati usati in varie forme per anni, principalmente per trasportare posta e pacchi tra edifici o attraverso città. Storicamente, Londra ha sviluppato collegamenti per muovere la posta tra uffici postali usando tunnel. Studi più recenti hanno esaminato l'uso di sistemi di carico sotterranei nei porti e per merci pallettizzate.

Ad esempio, alcune ricerche indicano che stabilire una rete di carico sotterraneo potrebbe fornire benefici significativi in termini di costi e emissioni. Uno studio ha valutato un sistema per muovere merci tra il Porto di Houston e Dallas, concludendo che, sebbene costoso, potrebbe ridurre il numero di camion sulle strade in modo considerevole.

Altri studi si sono concentrati sulla simulazione di come tali sistemi potrebbero funzionare invece di progettarli. Ad esempio, un'iniziativa di ricerca ha esaminato le interazioni tra un sistema di carico sotterraneo e le reti di trasporto urbano esistenti. Hanno dimostrato che utilizzare sistemi di carico sotterranei potrebbe migliorare la logistica urbana, ridurre la congestione e migliorare i tempi di consegna.

Questa ricerca si concentra principalmente sul problema UFT attraverso una lente operativa, concentrandosi sul coordinamento dei pacchi tra depositi fuori città e microlocalizzazioni all'interno. Tuttavia, non affrontano come progettare una rete UFT o valutare i suoi potenziali benefici.

La complessità della consegna dell'ultimo miglio nelle aree urbane richiede una pianificazione attenta. Le decisioni su quali quartieri servire e quali limitazioni implementare possono influenzare in modo significativo l'efficacia complessiva del sistema.

Lavorando con aziende come Magway, abbiamo adottato un approccio nuovo proponendo tunnel più piccoli accanto ai sistemi di trasporto esistenti. Questo aiuta a ridurre i costi di investimento e a sfruttare infrastrutture sottoutilizzate.

Il sistema di Magway utilizza motori elettrici per muovere efficientemente i pacchi sottoterra, permettendo loro di navigare in modo efficiente intorno agli ostacoli. Il design include disposizioni per la manutenzione, con tunnel che si riconnettono ogni chilometro in modo che le merci possano essere reindirizzate se necessario.

Con una capacità enorme, questo sistema può ridurre drasticamente il numero di camion necessari per le consegne. Un'operazione UFT può essere costruita e utilizzata da un'unica azienda di consegna o gestita da un'autorità locale che addebita per il suo utilizzo.

Nel nostro modello, abbiamo progettato un sistema UFT che comprende vari microhub più piccoli, consentendo una consegna efficiente dei pacchi. I clienti accederebbero a questi hub per ritirare i loro pacchi o richiedere ulteriori servizi di consegna a casa.

La flessibilità dei microhub aiuta a ridurre la necessità di numerosi veicoli nelle aree urbane. Anche se i microhub possono assumere forme diverse, il loro obiettivo finale è sempre quello di facilitare il trasferimento delle merci a metodi di consegna ecologici.

In questo contesto, il nostro approccio combina sistemi UFT con metodi di consegna tradizionali per coprire aree più vaste della città. Il modello si concentra sulla massimizzazione della copertura UFT assicurando al contempo che siano rispettati i limiti di budget e capacità.

Le città vogliono ridurre il numero di camion di consegna sulle strade, quindi massimizzare la domanda soddisfatta diventa un obiettivo essenziale in questo modello. La nostra ricerca esplora il potenziale delle reti UFT, la loro capacità di consegna, la riduzione complessiva del traffico dei camion e i risparmi di emissioni associati.

Calcoliamo anche i costi di implementazione, che forniscono informazioni su se investire in un sistema UFT sia economicamente fattibile per le città.

Il nostro modello presuppone un certo livello di collaborazione tra i fornitori di servizi di consegna. Vari studi hanno suggerito che combinare risorse tra diversi fornitori può portare a costi ridotti. Tuttavia, i fornitori di consegna affrontano anche sfide riguardanti il coordinamento e la condivisione delle informazioni.

In questa ricerca, presumiamo che i fornitori acquisteranno capacità e pagheranno per l'uso senza affrontare complicazioni importanti. Le consegne nelle aree non coperte dalla rete UFT possono essere gestite dai fornitori di servizi originali o tramite collaborazione con terze parti.

Il nostro obiettivo principale è sviluppare una struttura che identifica i luoghi più vantaggiosi per le reti UFT. Utilizzando modelli matematici avanzati, creiamo un metodo per trovare soluzioni ottimali che massimizzino il numero di pacchi consegnati rispettando i limiti di budget.

#Vantaggi e Potenziale del Trasporto di Merci Sotterranee

I potenziali benefici di impiegare un sistema di trasporto di merci sotterranee sono sostanziali. Non solo questi sistemi ridurrebbero il numero di camion di consegna sulle strade, ma potrebbero anche portare a significativi risparmi di emissioni, risparmiare tempo e fornire un servizio migliore per le popolazioni urbane.

Uno dei principali vantaggi dell'uso delle reti sotterranee è che possono alleviare la congestione sulle strade cittadine, il che è sempre più importante man mano che cresce la popolazione urbana. Con meno camion necessari per le consegne, le strade non sarebbero così congestionate, portando a tempi di viaggio più rapidi per tutti.

Inoltre, il trasporto sotterraneo non è influenzato dalle condizioni meteorologiche, il che significa che le merci possono essere consegnate indipendentemente da pioggia, neve o altre interruzioni meteo. Questi vantaggi creano una rete logistica più affidabile ed efficiente.

Nel nostro modello, dimostriamo che anche un investimento relativamente modesto in scavi potrebbe fornire benefici significativi. Ad esempio, abbiamo scoperto che un tunnel lungo solo 45 miglia potrebbe togliere una percentuale notevole di pacchi dalle strade trafficate a Chicago e New York City.

I nostri esperimenti computazionali suggeriscono che la domanda servita dalla rete UFT aumenta con budget di tunnel più ampi. Questo è particolarmente significativo nelle città più grandi, dove il potenziale di riduzione del traffico dei camion è enorme.

Inoltre, stimiamo che i costi operativi dei sistemi UFT potrebbero essere decisamente inferiori a quelli dei metodi di consegna tradizionali, evidenziando la fattibilità economica di investire in questi sistemi.

I risparmi sui costi derivano dalla ridotta necessità di lavoro e spese per i veicoli, presentando un caso convincente per le città di considerare l'implementazione del trasporto di merci sotterranee.

Inoltre, la flessibilità dei sistemi UFT consente l'integrazione con i metodi di consegna esistenti, massimizzando l'efficienza e le capacità di servizio. Pertanto, i sistemi UFT potrebbero rappresentare un approccio trasformativo alla consegna dell'ultimo miglio negli ambienti urbani.

#Progettazione di una Rete di Trasporto di Merci Sotterranee

Progettare una rete di trasporto di merci sotterranee efficace richiede una considerazione attenta. Devono essere adottati diversi passaggi per garantire che il sistema possa operare in modo efficiente soddisfacendo le esigenze della comunità.

Innanzitutto, è essenziale identificare potenziali luoghi per i microhub. Questi hub devono essere posizionati strategicamente per servire aree con alta domanda di consegne, ma devono anche essere accessibili per i clienti. L'obiettivo è massimizzare l'area di copertura riducendo al minimo la distanza che le merci devono percorrere.

Successivamente, il design deve tenere conto del budget disponibile per lo scavo. Il nostro modello sottolinea l'importanza di bilanciare i costi operativi con i potenziali benefici delle aree di servizio aumentate. Allocando un budget adeguato per i tunnel, le città possono costruire una rete che serve efficacemente le loro comunità.

Il design finale deve anche garantire che siano rispettati i vincoli di capacità. Ogni microhub e deposito avrà limiti su quanti pacchi possono gestire contemporaneamente, e la rete deve essere progettata per adattarsi a queste limitazioni.

Pianificare la manutenzione e le operazioni di emergenza è un altro aspetto critico del processo di progettazione. Il sistema dovrebbe includere disposizioni per la manutenzione programmata regolare per ridurre al minimo le interruzioni del servizio.

Inoltre, la nostra ricerca considera il potenziale di collaborazione tra i fornitori di consegna. Consentendo loro di condividere risorse all'interno del sistema UFT, le città possono aumentare ulteriormente l'efficienza e ridurre i costi.

Man mano che le città crescono e cambiano, la flessibilità di una rete UFT sarà anche vantaggiosa. Il sistema può essere adattato o ampliato nel tempo per soddisfare le richieste in evoluzione nelle aree urbane.

#Studi di Caso: Chicago e New York City

Abbiamo condotto studi computazionali a Chicago e New York City per esplorare l'impatto dei sistemi UFT e i loro potenziali vantaggi. Queste due città hanno caratteristiche e sfide uniche, rendendole candidate ideali per l'analisi.

Per Chicago, i nostri risultati indicano che una rete UFT potrebbe rimuovere un numero significativo di pacchi dalle strade, in particolare nelle aree ad alta domanda. Abbiamo visto che investire solo 45 miglia di tunnel potrebbe risultare nel trasferimento del 42% dei pacchi dalla consegna su strada, impattando positivamente sul traffico e sulle emissioni.

A New York City, è emerso un risultato simile, con una riduzione del 32% dei pacchi sulle strade con lo stesso investimento in tunnel. I risultati evidenziano che anche investimenti modesti possono portare a benefici sostanziali nel trasporto merci urbano.

Abbiamo anche esaminato i costi associati all'implementazione delle reti UFT in queste città. Le nostre stime mostrano che i sistemi UFT potrebbero far risparmiare alle città oltre il 40% rispetto ai metodi di consegna tradizionali. Questo vantaggio finanziario rafforza ulteriormente il caso per adottare il trasporto di merci sotterranei.

Inoltre, abbiamo valutato come la configurazione della rete UFT - incluso il numero di depositi e i budget per i tunnel - impatti sulla consegna dei servizi e sui costi operativi. I nostri risultati suggeriscono che aumentando il numero di depositi è possibile servire più pacchi quando i livelli di domanda aumentano, distribuendo efficacemente il carico e massimizzando l'efficienza del sistema.

#Conclusione: Il Futuro del Trasporto di Merci Sotterranee

L'emergere del trasporto di merci sotterranee rappresenta un avanzamento promettente nella logistica urbana. La nostra ricerca indica che questi sistemi possono ridurre significativamente il traffico veicolare, risparmiare costi e migliorare le emissioni nelle città che affrontano crescenti domande di consegna.

Man mano che le aree urbane evolvono, le città devono esplorare soluzioni innovative alle sfide del trasporto moderno. I sistemi UFT presentano un'opzione valida che può alleviare le strade congestionate e migliorare l'efficienza delle consegne di pacchi.

La ricerca futura dovrebbe concentrarsi sugli aspetti pratici dell'implementazione dei sistemi UFT, compresi i modelli di prezzo, le considerazioni progettuali per i microhub e le strategie per una collaborazione di successo tra i fornitori di consegna.

Con una pianificazione e una considerazione attente, le città possono sbloccare il potenziale del trasporto di merci sotterranee, aprendo la strada a una rete di consegna più efficiente, sostenibile e user-friendly.