Sustainable urban logistics in Milan : train, electric vehicles and cargo-bicycles as alternatives to traditional deliveries

Urban logistics operations are growing in volume at a very fast pace, mainly given by a significant increase year over year of e-Commerce penetration in almost every industry. Last-mile deliveries are the most inefficient activity in delivery networks impacting the costs and the environment, generating high pollution, and affecting people’s quality of life, increasing congestion and noise pollution mainly. Therefore, there is a need to improve these processes and to design a much more sustainable network, for both companies and citizens, than traditional deliveries performed with traditional vans. In the present academic literature different solutions are proposed, like usage of alternative vehicles or collaboration among different stakeholders. However, only networks with one or two vehicle classes are proposed and the scope is usually limited to only the door-to-door deliveries, not considering the path for goods to reach the city center. This thesis work wants to fulfill these gaps developing a network covering from outside the city center capable of decreasing the environmental impact while also trying to get a solution that is not more expensive than traditional one. The proposed network exploits the usage of both EVs and Cargo-Bicycles for last mile deliveries, differentiated them according to the dimension of the parcels moved. Applying the study to the city of Milan, from a Courier Hub outside the City some EVs for deliveries directly start their delivery tours, while for the Cargo-Bicycles flow goods are moved into towards the City Center with the usage of a Truck and small Cargo Train and are then distributed by other EVs to some Micro-Hubs that as starting point for Cargo-Bicycles. To evaluate the to-be and as-is networks performances a simulation model on ArcGis was built, considering for emissions the ones generated for fuel production and during consumption, while for costs all operating costs, included renting of the vehicle. Comparing the performances of two networks very insightful results are obtained, with not only a drastic fall in emissions produced but also a decrease of the cost of the solution, proving Cargo-Bicycles to be the most efficient vehicle available for last-mile deliveries. Sensitivity analysis performed on some parameters suggests more insights, on how different penetration of Cargo-Bicycles usage affect the results, proving that the higher it is the best it is in terms of performance, with huge emission savings obtained even if with low percentages of adoption, while cost savings need higher adoption to be present.

La logistica nei centri urbani sta assumendo un ruolo sempre più importante data la veloce crescita dei volumi di pacchi spediti giornalmente dovuta principalmente alla sempre maggior penetrazione dell'e-commerce in quasi tutti i settori. L’attività più inefficiente è il last-mile delivery, che incide particolarmente su costi e ambiente, generando un elevato inquinamento e incidendo sulla qualità della vita delle persone, aumentando traffico e inquinamento acustico. Pertanto, è necessario progettare un sistema più sostenibile rispetto a quello tradizionale. In letteratura vengono proposte diverse soluzioni, come veicoli alternativi o collaborazioni tra diversi stakeholders. Tuttavia, queste proposte sono solo con uno o due diversi mezzi di trasporto e solitamente non considerano il percorso delle merci per raggiungere il centro città. Questo lavoro di tesi si propone di colmare i gap individuati in letteratura sviluppando una sistema in grado di diminuire l'impatto ambientale, garantendo l’efficienza del processo in modo che il costo della soluzione proposta non sia maggiore di quello del network tradizionale. La soluzione proposta utilizza per le consegne sia van elettrici che Cargo-Bike, differenziando i due in base alla dimensione dei pacchi consegnati. Lo studio è stato sviluppato sulla città di Milano, da un Hub fuori Città una flotta di van elettrici iniziano direttamente i loro tour di consegna, mentre le merci da trasportare con le Cargo-Bike vengono trasportate in Centro Città tramite un piccolo treno merci. Queste ultime sono distribuite da altri van elettrici in alcuni Micro-Hubs, punto di partenza dei tour delle Cargo-Bike. Per valutare le prestazioni delle soluzioni To-be e As-is è stato costruito un modello di simulazione su ArcGis, considerando per le emissioni quelle generate per la produzione di carburante e durante l’utilizzo dei mezzi, mentre per stimare il costo due network sono stati considerati i costi operativi, compreso il noleggio del veicolo. Confrontando le prestazioni, si nota, non solo un drastico calo delle emissioni prodotte ma anche una diminuzione del costo della soluzione, dimostrando che le Cargo-Bike sono un veicolo molto efficiente per le consegne last-mile. Inoltre, tramite una delle analisi di sensitività effettuate, emerge che, mentre per avere risparmi economici è necessaria un’adozione medio-alta, dal punto di vista ambientale si hanno enormi miglioramenti anche con percentuali molto basse di adozione.