Optimisation temporelle des opérations de chargement/déchargement des trains à conteneurs dans un terminal maritime

Introduction 

La conteneurisation est l’utilisation des conteneurs dans le transport de marchandises et principalement dans le transport maritime. Ce processus débuté dans les années 60 sous l’impulsion de l’entrepreneur américain Malcom McLean et globalisé dans les années 80 a révolutionné à la fois le mode de transport portuaire mais ´galement toute la chaîne logistique portuaire. Son apparition a contribué à la réduction des frais de transport et a été rapidement adoptée par les industries du transport maritime. Ainsi les ports maritimes ont migrés vers une nouvelle infrastructure nommée < terminal à conteneurs >. 

Conteneurs 

Un conteneur est une caisse métallique rectangulaire qui sert à emmagasiner des éléments qui doivent être transportés d’un endroit à un autre. Grâce à la standardisation, les dimensions des conteneurs sont réglementées par la norme ISO (Organisation Internationale des Normalisations) 668 : 1995. L’unité de mesure de conteneur est l’équivalent vingt pieds (EVP), mais ils existent des conteneurs de 40 pieds (2 EVP). L’introduction du conteneur a fortement réduit les coûts et a tiré le marché du fret maritime. Un conteneur mesure 2,4 m de large sur 3 ou 3,24 m de haut ; les longueurs les plus courantes sont 6,1 m (soit 20 pieds ou EVP) et 12,2 m (soit 2 EVP. Avant son introduction, l’opération de chargement/déchargement immobilisait les navires à quai pendant plusieurs semaines. Aujourd’hui, un gros porte-conteneurs de 6000 à 9000 EVP est chargé/déchargé à la cadence moyenne de 4000 à 5000 EVP (jusqu’à 50 000 tonnes) en moins de 24 heures. Mémoire de Master c Tedy Ba LMA/DMI/FST/UCAD 2019 Terminal à conteneurs

 Les différents types de conteneurs

 Généralement, il y a plusieurs formes de conteneur, dont les plus connues sont : Dry (usage général),Dry hight cube(grand volume), Frigorifique(Le REEFER), Open Top (toit ouvert), Flat Rack, Citerne etc. La figure ci-dessous est une illustration de ces types de conteneurs. Figure 1.1 – Les types de conteneurs.

 Le conteneur Dry : (general purpose container)

 Encore appelé conteneur pour usage général est le plus répandu. Il est adapté au transport des marchandises dites sèches d’où son appellation. Celles-ci sont conditionnées le plus souvent en cartons, caisses, sacs ou palettes. 2. Conteneur Frigorifique :(REEFER) C’est un conteneur thermiquement isolé, muni d’un dispositif de réfrigération et de chauffage. Pour que l’air puisse circuler, les limites de charges en parti haute intérieur doivent être respectées. 

Conteneur à Toit Ouvert :(Open Top)

 Il est identique au conteneur à usage général hormis que son toit est mobile (bâche). Il est conçu pour faciliter le chargement et le déchargement des marchandises par le haut. 4. Conteneur Plate-forme à Parois Latérales Ouvertes (Flat Rack) : Le conteneur flat ( plat) est un conteneur dépourvu de parois latérales fixes et de toit. Il en existe deux types : le ’flat rack fixed end’, dont les parois d’extrémités sont fixes, et le ’flat collapsiblle’ dont les parois d’extrémités sont rabattables. Il convient pour le transport de marchandises non sensibles aux intempéries . 

 Conteneur Citerne :(tank container)

 C’est un conteneur spécifique contenant la citerne et l’ossature. Pour ce qui concerne la citerne, il y’a des réglementations et spécificités techniques à prendre en compte. 

 Terminal à conteneurs

 Un terminal à conteneurs est une infrastructure portuaire spécialisée dans le chargement et le déchargement des conteneurs transportés par les portes-conteneurs. Il comporte ordinairement une darse avec un grand tirant d’eau ; un quai pour l’amarrage ; des portiques, grues et chariots cavaliers ; des réseaux de transport permettant l’intermodalité (routes et voies ferrées) et une surface concarée à l’empilement des conteneurs.

 Description 

Un terminal à conteneurs est divisé généralement en une ou deux zones d’opérations pour la réception et l’expédition de conteneurs import-export, et un espace de stockage pour le regroupement de conteneurs. Figure 1.2 – organisation d’un terminal maritime de conteneurs Une zone d’opérations sert à recevoir les conteneurs importés (réciproquement, les conteneurs exportés) et à expédier les conteneurs exportés (réciproquement, les conteneurs importés). En effet, à l’interface maritime, les navires sont déchargés puis chargés, tandis qu’au niveau de l’interface terrestre/fluviale, les conteneurs exportés sont collectés et les conteneurs importés sont projetés vers l’hinterland. Chaque zone peut être composée de plusieurs sous-zones spécialisées, à savoir, dépôt de conteneurs vides, zone de conteneurs réfrigérés, zone de conteneurs de matières dangereuses, zone de conteneurs surdimensionnés, buffer, entrepôt de marchandises, guérite, centre de maintenance et de reptation, parking de véhicules de manutentions, etc. L’aménagement de chaque zone ou espace est considéré comme une décision stratégique, qui prend en compte, les types et le volume de conteneurs à manutentionner, la localisation et la superficie du terminal, la nature des connexions du terminal (maritime, routière, massifiée), la nature des opérations, et le type et le nombre du matériel de manutention choisi. L’ensemble des équipements de manutention et les différentes opérations de transport, de transfert, de transbordement, et de stockage, représentent le systéme d’opŕations du terminal 

Fonctionnement d’un terminal maritime de conteneurs 

Les opérations des terminaux de conteneurs peuvent être divisées en trois grandes catégories. La première catégorie regroupe les opérations liées au chargement et au déchargement des navires et barges. Ces opérations sont réalisées dans la zone d’opérations portuaires. La seconde catégorie contient l’ensemble des opérations de stockage et de manutention des conteneurs dans la cour et les opérations sont effectuées dans la zone de stockage du terminal. La dernière catégorie d’opérations concerne le transfert des conteneurs vers les modes de transport terrestres. Les opérations de cette catégorie se déroulent dans la zone d’opérations terrestre. La figure ci-dessous illustre les opérations dans un terminal maritime de conteneurs Figure 1.3 – terminal à conteneurs La zone portuaire La zone portuaire comprend un équipement utilisé pour effectuer les opérations de chargement et de déchargement des navires ainsi que les opérations de transport entre le quai et la cour du terminal. Le rôle de cette zone est de servir de point de transfert des conteneurs entre le terminal et les navires. Le premier type d’équipement utilisé dans cette zone est la grue de quai, qui est utilisée pour le transfert des conteneurs entre les navires et le quai. Cette grue est composée d’une structure d’acier montée sur rails lui permettant de se déplacer le long du quai et d’un pont roulant qui se déplace de l’avant à l’arrière le long d’un mât, ce qui lui permet de soulever les conteneurs du navire pour les poser sur les véhicules de transport interne du terminal. Figure 1.4 – Grue de quai à pont roulant .Pour ce type de grue, l’ensemble des manutentions est réalisé par l’unique pont roulant. Ce dernier soulève le conteneur du navire et le dépose sur le véhicule de transport interne. Le second type de grue de quai possède l’avantage de réduire le cycle du pont roulant affecté au déchargement du navire. En effet, une plate forme bâtie dans l’empattement de la grue sert de tampon entre le navire et les véhicules de transport. La zone tampon permet d’accumuler quelques conteneurs s’il n’y a pas de véhicule disponible au moment où le conteneur est déchargé du navire. À l’inverse, lors du chargement du navire, cette zone permet d’accumuler quelques conteneurs et diminue le risque d’arrêt des équipements. Des véhicules sont nécessaires pour le transport des conteneurs à l’intérieur du terminal. Pour ces transports internes, Steenken et col. (2004) définissent deux catégories de véhicules : les véhicules passifs et les véhicules actifs. Dans le premier cas, les véhicules n’ont qu’une fonction de transport et ils ne possèdent pas la capacité de soulever les conteneurs, ce que le second type de véhicule est en mesure de faire. Il existe principalement deux types de véhicules passifs : les véhicules automatisés et les véhicules non automatisés. Les véhicules automatisés consistent en une plate forme de transport guidée électroniquement capable de porter l’équivalent de deux EVP à la fois. La mise en place d’un système de transport automatisé implique des investissements importants, ce qui explique le nombre restreint de terminaux qui les utilisent. Figure 1.5 – Véhicule á guidage automatisé La seconde classe de véhicules de transport interne se différencie de la première par son autonomie d’opération pour le déplacement des conteneurs. En effet, les chariots cavaliers n’ont pas besoin de l’intervention d’une tierce machinerie pour soulever le conteneur, puisqu’ils possèdent un treuil dans leur empattement leur permettant de le lever. La zone de stockage La zone de stockage du terminal est la zone où sont entreposés les conteneurs lorsqu’ils sont déchargés des navires ou en attente d’être chargés. Le rôle de cette zone est de servir de tampon afin d’absorber temporairement les flux de conteneurs en provenance et à destination des navires et des autres modes de transport. De plus, la zone de stockage du terminal sert aussi de point de triage des conteneurs. Pour effectuer les manutentions dans cette zone, plusieurs équipements peuvent être utilisés. Parmi ceux-ci, on retrouve les chariots cavaliers qui sont aussi utilisés pour le transport entre le quai et la zone de stockage. Une autre option est l’utilisation de ponts roulants sur pneumatiques (RTGC). Celui-ci ressemble à un chariot cavalier, mais possède un empattement beaucoup plus large qui lui permet de circuler au-dessus de blocs de conteneurs, comparativement au chariot cavalier qui peut seulement circuler au-dessus de rangées de conteneurs. Par contre, ce type d’équipement ne peut pas être utilisé pour le transport de conteneurs puisque son large empattement réduit considérablement sa mobilité. Figure 1.7 – Grue de pont roulant sur pneumatiques (RTGC) Une variante à ce type de grue est le pont roulant sur rails (RMGC), qui est identique au premier type à l’exception qu’il circule sur des rails plutôt que des pneus. Bien que ce système soit moins flexible que le premier, il permet d’augmenter considérablement la hauteur et la largeur des piles et il est présentement possible d’automatiser son fonctionnement. Figure 1.8 – Grue de pont roulant sur rail (RMGC) Il existe plusieurs stratégies pour la gestion des conteneurs à l’intérieur de la zone de stockage d’un terminal maritime de conteneurs. Une de ces stratégies consiste à utiliser un système de transport avec des chariots cavaliers. La disposition du terminal consistera donc en plusieurs rangées de conteneurs avec entre chaque rangée l’espace suffisant pour les pattes des chariots, afin que ceux-ci puissent circuler au-dessus de la pile. Ce type d’organisation de la cour permet une meilleure utilisation de l’espace mais la disposition des conteneurs en rangées ne permet pas les gains dus à la densité des conteneurs que permet un système de transfert indirect. L’utilisation de chariots cavaliers est un système de transfert direct, puisque le même équipement est utilisé pour le transport et le stockage des conteneurs. Figure 1.9 – Système de stockage direct La stratégie la plus répandue pour le stockage des conteneurs est le système de transfert indirect utilisant des ponts roulants sur pneumatiques. Dans ce type de configuration, les conteneurs sont empilés en blocs selon leur provenance et/ou leur destination ainsi que selon leurs caractéristiques (longueur, poids, conteneur réfrigéré, etc). Les ponts roulants circulent au-dessus des piles et effectuent les transferts entre les piles et les véhicules de transport interne. Figure 1.10 – Système de stockge indirecte La zone d’opérations terrestres La zone d’opérations terrestres est la zone où sont effectuées toutes les opérations de réception et d’expédition des conteneurs provenant de trains, de camions et de barges. Le rôle de cette zone est de servir d’interface entre le terminal et les moyens de transport précédemment mentionnés. De plus, ce rôle d’interface implique que c’est cette zone qui est responsable de la gestion des entrées et sorties des trains et des camions. Les équipements utilisés pour la manutention des conteneurs dans cette zone dépendent du système de transfert qui a été choisi dans la zone de stockage du terminal. Pour ce qui est de la gestion des entrées et sorties des camions, elle se fait via la guérite du terminal. Celle-ci consiste en une zone assortie de plusieurs voies d’accèes au terminal.