Sistemas de Carga Subterrânea: Uma Nova Maneira de Fazer Entregas na Cidade

A ideia de usar sistemas subterrâneos pra transportar Pacotes nas cidades tá ganhando muita popularidade. Esse método consegue mover carga rapidinho e ainda alivia o trânsito nas ruas. Também significa que precisa de menos motoristas de entrega. Como os pacotes viajam por Túneis usando motores elétricos, esse sistema é melhor pro meio ambiente. Ele continua funcionando sem interrupções por causa do mau tempo, diferente dos veículos tradicionais de entrega.

Muitos dos planos atuais pra sistemas de carga subterrânea focam em transportar itens grandes, tipo contêineres em portos, em vez de pacotes individuais. Alguns exemplos incluem o Hyperloop, que quer conectar cidades rapidinho, e sistemas na Suíça que planejam mover mercadorias entre hubs. Mas essas opções geralmente precisam de investimentos enormes e vários anos de construção.

Atualmente, só um desses projetos, o Cargo Sous Terrain na Suíça, tá em construção e deve ser finalizado até 2031. Esse trabalho é diferente do nosso foco, que é usar sistemas subterrâneos pra entregar pedidos individuais, especialmente de empresas de e-commerce como a Amazon e serviços de entrega como UPS e FedEx.

Enquanto as discussões anteriores sobre sistemas de carga subterrânea analisavam agendamentos e operações, não foi feito muito pra desenhar redes especificamente pra entrega de pacotes únicos ou avaliar os benefícios potenciais. Usar sistemas de carga subterrânea pra entrega da última milha precisa de um planejamento cuidadoso comparado a sistemas mais simples que conectam cidades.

Tem decisões importantes a serem feitas sobre quais áreas de uma cidade devem ter acesso a entregas subterrâneas e quais áreas podem continuar dependendo dos caminhões tradicionais. Essas escolhas também têm algumas limitações que precisam ser consideradas durante o processo de design.

Uma empresa de Londres, chamada Magway, tá liderando essa ideia. Eles propõem usar túneis menores, cerca de 90 cm de largura, construídos ao lado de estradas ou redes de transporte existentes. Esses túneis são mais baratos de construir do que opções maiores e podem usar o espaço disponível, tipo túneis que já foram construídos pra correio.

O sistema da Magway usa motores elétricos pra mover pacotes em transportadores por esses túneis. Eles pretendem montar dois túneis paralelos pra deixar os produtos viajarem em direções diferentes. Se precisar de manutenção em um túnel, as mercadorias podem mudar pro outro túnel, garantindo que as entregas continuem tranquilas.

Esse sistema poderia lidar com 72 mil pacotes por hora, reduzindo muito o número de caminhões necessários pra entregar itens. Um sistema de UFT poderia ser administrado por um único serviço de entrega ou por uma cidade que cobra das empresas pelo uso da rede.

Nesse modelo, uma cidade construiria um sistema UFT pra transportar pacotes de um ou mais depósitos até hubs menores, chamados microhubs. Esses microhubs atenderiam os bairros, permitindo que os clientes fossem a pé ou de bike buscar seus pacotes. Alternativamente, os serviços de entrega poderiam cuidar da última parte da entrega usando veículos pequenos.

Os microhubs estão se tornando populares como forma de reduzir o número de veículos de entrega nas ruas. Mas ainda não há consenso sobre a melhor forma de organizar esses pontos. Algumas cidades usam espaços de estacionamento alugados; outras utilizam contêineres, garagens ou até parques pra esses hubs.

Na nossa abordagem, o sistema UFT funcionaria junto com caminhões tradicionais pra cobrir áreas extensas numa cidade. Pra áreas de alta demanda, a rede UFT pode cuidar da maioria das entregas enquanto os caminhões atendem as regiões restantes.

A gente quer construir um modelo que decida os melhores lugares pra instalar redes UFT. O objetivo é maximizar o número de pacotes enviados pelo sistema UFT enquanto ainda respeita limites orçamentários e de capacidade. Nossa meta principal é reduzir o número de caminhões nas ruas, que é o que as cidades mais querem fazer.

Nossa pesquisa foca em analisar quanta demanda pode ser atendida, quantos caminhões podem ser tirados das ruas e economizar emissões através de um sistema desse tipo. A gente também quer comparar os benefícios das redes UFT com sistemas de entrega tradicionais usando veículos elétricos.

A gente assume um certo nível de cooperação entre as empresas de entrega. Na maioria dos estudos sobre entrega de carga, diferentes fornecedores compartilham veículos de entrega, o que pode ser complexo quando se trata de compartilhar informações de clientes e custos. No entanto, na nossa abordagem, acreditamos que os fornecedores de entrega vão simplesmente reservar e pagar pela capacidade que precisam sem enfrentar problemas complicados.

A última parte da entrega dos microhubs poderia ser feita pelos provedores de serviço originais ou outra empresa. Em alguns dos nossos testes, comparamos resultados de sistemas UFT com um sistema colaborativo baseado em caminhões pra ver como eles se comparam.

Nossas principais contribuições envolvem a introdução de um novo modelo de entrega e o desenvolvimento de uma nova forma de olhar pro problema do transporte de carga subterrâneo. A gente demonstra que essa questão é bem complexa e difícil de resolver, mas oferece um método pra conseguir soluções de forma eficaz.

A gente compartilha resultados computacionais de cidades reais, focando principalmente em Chicago e Nova York, destacando as estruturas dessas redes e examinando os benefícios de sistemas desse tipo. Por exemplo, descobrimos que investindo em apenas 45 milhas de túnel em Chicago, poderíamos tirar 42% dos pacotes das ruas. Da mesma forma, em Nova York, um túnel de 45 milhas poderia eliminar 32% dos pacotes.

A gente também estima os custos associados à implementação desses sistemas de carga subterrânea, detalhando tanto custos fixos quanto operacionais por pacote. Nossas cálculos indicam que usar um sistema UFT poderia economizar mais de 40% comparado às práticas tradicionais de entrega.

Isso sugere que a entrega da última milha usando sistemas de carga subterrânea pode ser um tema promissor pra futuros estudos.

#Contexto sobre Transporte de Carga Subterrânea

Sistemas de carga subterrânea não são uma ideia nova. Eles têm sido usados de várias formas há anos, principalmente pra transportar correio e pacotes entre edifícios ou através de cidades. Historicamente, Londres desenvolveu conexões pra mover correio entre agências usando túneis. Estudos mais recentes têm analisado o uso de sistemas de carga subterrânea em portos e pra mercadorias paletizadas.

Por exemplo, algumas pesquisas indicam que estabelecer uma rede de carga subterrânea poderia oferecer benefícios significativos em termos de custo e emissões. Um estudo avaliou um sistema pra mover mercadorias entre o Porto de Houston e Dallas, concluindo que, apesar do alto custo, poderia reduzir consideravelmente o número de caminhões nas estradas.

Outros estudos se focaram em simular como tais sistemas poderiam funcionar em vez de projetá-los. Por exemplo, um esforço de pesquisa examinou as interações entre um sistema de carga subterrânea e redes de transporte urbano existentes. Eles demonstraram que usar sistemas de carga subterrânea poderia melhorar a logística urbana, reduzindo congestionamentos e melhorando os tempos de entrega.

Essa pesquisa vê principalmente o problema UFT pela lente operacional, focando na coordenação de pacotes entre depósitos fora da cidade e microlocações dentro. No entanto, eles não abordam como projetar uma rede UFT ou avaliar seus benefícios potenciais.

A complexidade da entrega da última milha em áreas urbanas exige um planejamento cuidadoso. Decisões sobre quais bairros atender e quais restrições implementar podem impactar significativamente a eficácia geral do sistema.

Trabalhando com empresas como a Magway, adotamos uma nova abordagem propondo túneis menores ao lado de sistemas de transporte existentes. Isso ajuda a reduzir os custos de investimento e aproveitar a infraestrutura subutilizada.

O sistema da Magway usa motores elétricos pra mover pacotes de forma eficiente sob a terra, permitindo que eles naveguem ao redor de obstáculos. O design inclui disposições pra manutenção, com túneis se reconectando a cada quilômetro pra que os produtos possam ser redirecionados se necessário.

Com uma capacidade enorme, esse sistema pode reduzir drasticamente o número de caminhões necessários pra entregas. Uma operação UFT pode ser construída e usada por uma única empresa de entrega ou gerida por uma autoridade local cobrando pelo uso.

No nosso modelo, projetamos um sistema UFT que abrange vários microhubs menores, permitindo a entrega eficiente de pacotes. Os clientes acessariam esses hubs pra coletar seus pacotes ou solicitar serviços de entrega adicional pra suas casas.

A flexibilidade dos microhubs ajuda a reduzir a necessidade de vários veículos em áreas urbanas. Embora os microhubs possam assumir várias formas, o objetivo final é sempre facilitar a transferência de mercadorias pra métodos de entrega ecológicos.

Nesse contexto, nossa abordagem combina sistemas UFT com métodos de entrega tradicionais pra cobrir áreas maiores da cidade. O modelo foca em maximizar a cobertura UFT enquanto garante que os limites orçamentários e de capacidade sejam respeitados.

As cidades querem reduzir o número de caminhões de entrega nas estradas, então maximizar a demanda atendida se torna um objetivo essencial nesse modelo. Nossa pesquisa explora o potencial das redes UFT, sua capacidade de entrega, a redução geral no tráfego de caminhões e as economias de emissões associadas.

A gente também calcula os custos de implementação, que oferecem insights sobre se investir em um sistema UFT é viável economicamente pra cidades.

Nosso modelo assume um certo nível de colaboração entre os provedores de serviços de entrega. Vários estudos sugeriram que combinar recursos entre diferentes provedores pode levar a custos reduzidos. No entanto, os provedores de entrega também enfrentam desafios em relação à coordenação e compartilhamento de informações.

Nesta pesquisa, a gente assume que os provedores vão comprar capacidade e pagar pelo uso sem enfrentar complicações maiores. As entregas para áreas não cobertas pela rede UFT podem ser feitas pelos provedores de serviço originais ou através de colaboração com terceiros.

Nosso objetivo principal é desenvolver uma estrutura que identifique os locais mais vantajosos pra redes UFT. Usando modelagem matemática avançada, a gente cria um método pra encontrar soluções ótimas que maximizem o número de pacotes entregues enquanto respeitam os limites orçamentários.

#Vantagens e Potencial do Transporte de Carga Subterrânea

Os benefícios potenciais de empregar um sistema de transporte de carga subterrânea são substanciais. Esses sistemas não só reduziriam o número de caminhões de entrega nas ruas, mas também poderiam levar a reduções significativas de emissões, economizar tempo e melhorar o serviço pra populações urbanas.

Uma das principais vantagens de usar redes subterrâneas é que elas podem aliviar o congestionamento nas ruas da cidade, que é cada vez mais importante à medida que as populações urbanas crescem. Com menos caminhões necessários pra entregas, as vias não ficariam tão congestionadas, levando a tempos de viagem mais rápidos pra todo mundo.

Além disso, o transporte subterrâneo não é impactado por condições climáticas, o que significa que os produtos podem ser entregues independente de chuva, neve ou outras interrupções climáticas. Essas vantagens criam uma rede logística mais confiável e eficiente.

No nosso modelo, mostramos que até mesmo um investimento relativamente modesto em tunelamento poderia trazer benefícios significativos. Por exemplo, encontramos que um túnel de apenas 45 milhas poderia tirar uma porcentagem notável de pacotes das ruas movimentadas em Chicago e Nova York.

Nossos experimentos computacionais sugerem que a demanda atendida pela rede UFT aumenta com orçamentos de túnel mais extensos. Isso é especialmente significativo em cidades grandes, onde o potencial de redução do tráfego de caminhões é enorme.

Além disso, estimamos que os custos operacionais dos sistemas UFT poderiam ser bem inferiores aos métodos de entrega tradicionais, destacando a viabilidade econômica de investir nesses sistemas.

As economias de custo vêm da redução da necessidade de mão-de-obra e despesas com veículos, apresentando um caso convincente para que as cidades considerem implementar o transporte de carga subterrânea.

Além disso, a flexibilidade dos sistemas UFT permite a integração com os métodos de entrega existentes, maximizando a eficiência e as capacidades de serviço. Assim, os sistemas UFT poderiam representar uma abordagem transformadora para a entrega da última milha em ambientes urbanos.

#Projetando uma Rede de Carga Subterrânea

Projetar uma rede de carga subterrânea eficaz requer uma consideração cuidadosa. Várias etapas devem ser tomadas pra garantir que o sistema possa operar de forma eficiente enquanto atende às necessidades da comunidade.

Primeiro, é essencial identificar locais potenciais pra microhubs. Esses hubs devem ser posicionados estrategicamente pra atender áreas com alta demanda de entrega, sendo também acessíveis pros clientes. O objetivo é maximizar a área de cobertura enquanto minimiza a distância que os produtos precisam percorrer.

Em seguida, o design deve levar em conta o orçamento disponível pra tunelamento. Nosso modelo enfatiza a importância de equilibrar custos operacionais com os benefícios potenciais de áreas de serviço ampliadas. Ao alocar um orçamento adequado pra túneis, as cidades podem construir uma rede que atenda efetivamente suas comunidades.

O design final também deve garantir que as restrições de capacidade sejam respeitadas. Cada microhub e depósito terá limites sobre quantos pacotes podem ser manuseados de uma vez, e a rede deve ser construída pra acomodar essas limitações.

Planejar a manutenção e operações de contingência é outro aspecto crítico do processo de design. O sistema deve incluir disposições pra manutenção programada regularmente pra minimizar interrupções no serviço.

Além disso, nossa pesquisa considera o potencial de colaboração entre os provedores de entrega. Ao permitir que eles compartilhem recursos dentro do sistema UFT, as cidades podem aumentar ainda mais a eficiência e reduzir custos.

À medida que as cidades crescem e mudam, a flexibilidade de uma rede UFT também será vantajosa. O sistema pode ser ajustado ou expandido ao longo do tempo pra atender às demandas em evolução nas áreas urbanas.

#Estudos de Caso: Chicago e Nova York

A gente fez estudos computacionais em Chicago e Nova York pra explorar o impacto dos sistemas UFT e suas potenciais vantagens. Essas duas cidades têm características e desafios únicos, o que as torna candidatas ideais pra análise.

Pra Chicago, nossas descobertas indicam que uma rede UFT poderia remover um número significativo de pacotes das ruas, especialmente em áreas de alta demanda. Vimos que investir em apenas 45 milhas de túneis poderia resultar em 42% dos pacotes sendo deslocados da entrega rodoviária, impactando positivamente o tráfego e as emissões.

Na cidade de Nova York, um resultado similar apareceu, com uma redução de 32% nos pacotes nas ruas com o mesmo investimento em túneis. Os resultados ressaltam que até mesmo investimentos modestos podem levar a benefícios substanciais no transporte urbano de carga.

A gente também examinou os custos associados à implementação de redes UFT nessas cidades. Nossas estimativas mostram que os sistemas UFT poderiam economizar mais de 40% para as cidades em comparação com os métodos tradicionais de entrega. Essa vantagem financeira fortalece ainda mais a proposta de adotar o transporte de carga subterrânea.

Além disso, avaliamos como a configuração da rede UFT - incluindo o número de depósitos e orçamentos de túneis - impacta a entrega de serviços e os custos operacionais. Nossas descobertas sugerem que aumentar o número de depósitos permite atender mais pacotes quando os níveis de demanda aumentam, distribuindo efetivamente a carga e maximizando a eficiência do sistema.

#Conclusão: O Futuro do Transporte de Carga Subterrânea

O surgimento do transporte de carga subterrânea representa um avanço promissor na logística urbana. Nossa pesquisa indica que esses sistemas podem reduzir significativamente o tráfego de veículos, economizar custos e melhorar as emissões em cidades que enfrentam demandas de entrega crescentes.

À medida que as áreas urbanas evoluem, as cidades precisam explorar soluções inovadoras pra os desafios modernos de transporte. Os sistemas UFT apresentam uma opção viável que pode aliviar as estradas congestionadas e aprimorar a eficiência da entrega de pacotes.

Futuros estudos devem focar nos aspectos práticos da implementação de sistemas UFT, incluindo modelos de preços, considerações de design para microhubs e estratégias para colaboração bem-sucedida entre os provedores de entrega.

Com planejamento e consideração cuidadosos, as cidades podem desbloquear o potencial do transporte de carga subterrânea, abrindo caminho pra uma rede de entrega mais eficiente, sustentável e user-friendly.