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Il sistema dei trasporti pubblici della città di Milano si compone, attualmente, di: una rete di 4 linee metropolitane, una vasta rete tranviaria, un servizio ferroviario suburbano formato da 11 linee, un esteso servizio ferroviario regionale, una rete filoviaria composta da 4 linee, una rete automobilistica estesa oltre 800 km, un sistema autostradale composto da 10 tra autostrade e tangenziali e tre aeroporti, rispettivamente il secondo, il terzo e il quarto d'italia per passeggeri. Bisogna ricordare, inoltre, che il sistema del trasporto su ferro dell'area milanese è il primo d'Italia per estensione, sia considerando le singole reti sia complessivamente.
Le origini di questo complesso sistema risalgono al 1801, quando Eugenio di Beauharnais istituì un servizio consistente in nove carrozze dalla capacità di quattro persone ciascuna. Nel 1861, sotto il Regno d'Italia, venne creata la Società Anonima degli Omnibus e, da allora, la rete continuò a espandersi, per portare poi, dopo decenni di proposte, all'apertura della rete metropolitana nel 1964 e del passante ferroviario nel 1997.
L'istituzione di un servizio di trasporto pubblico a Milano risale al 1801, autorizzato da Eugenio di Beauharnais: il servizio consiste in nove carrozze dalla capacità di quattro persone ciascuna. Sempre nel 1801 si ha una prima regolamentazione dei percorsi e delle tariffe del servizio.
Nel 1805 Milano diventa capitale del Regno d'Italia, motivo per cui necessita di collegamenti più intensi verso l'esterno: nel 1813 viene fondata l'impresa Generale delle Diligenze e Messaggerie, che fornisce un servizio di vetture a cavallo da Milano per Vienna, Bologna, Firenze e Marsiglia. Oltre ai servizi terrestri, sono notevolmente sviluppati anche i servizi di trasporto fluviale lungo i navigli. Col ritorno degli Austriaci nella città, i trasporti fluviali subiscono importanti interventi: su tutti, viene reso completamente navigabile il Naviglio Pavese. Contemporaneamente vengono sistemate strade e ponti, e vengono istituite le Diligenze Erariali, responsabile anche del servizio postale.
Nel 1827, in un periodo di grande sviluppo dei trasporti, viene inaugurato il primo servizio di omnibus milanese, lungo la linea Milano-Lodi, a cui si affianca ben presto un collegamento verso Monza. Nel 1840 viene costruita la prima strada ferrata che collegherà Milano a Monza, mentre le linee di omnibus, ormai presente in ogni zona della città, continuano a crescere di numero.
La vita dei trasporti pubblici milanesi sotto il Regno d'Italia comincia nel 1861, quando si costituisce la Società Anonima degli Omnibus. La prima rete, comprendente tre linee di omnibus che si diramavano da Piazza del Duomo, venne inaugurata il 1º gennaio 1862: il servizio prevede anche una sala d'aspetto e deposito bagagli, situati in piazza duomo 23. Lo sviluppo della città sotto l'unità d'Italia è confermato anche dal vertiginoso crescere dei trasporti pubblici: si passa nel 1868 ad avere trentacinque omnibus disposti su undici linee. È tuttavia grazie a questo straordinario sviluppo della rete dei trasporti, che si iniziano ad avere i primi problemi legati alla manutenzione delle strade e alla congestione dei mezzi. Sempre in questi anni si avvia un lungo dibattito sull'utilizzo di strade ferrate all'interno della città per il trasporto pubblico.
Nel 1876 viene quindi inaugurata la tranvia Milano-Monza, tranvia interurbana a trazione animale: il successo della linea è tale da orientare l'opinione pubblica a favore delle tranvie. Nel 1878, sull'onda di tale successo, venne inaugurata la prima linea urbana, da Porta Tenaglia a Porta Venezia.
La prima linea di tram elettrico, gestita dalla società Edison, venne inaugurata il 1º novembre 1893, con un percorso da Piazza del Duomo fino a Corso Sempione in gran parte l'itinerario è ancora percorso dal tram 1. Nel 1895 viene decisa la progressiva estensione dell'elettrificazione: i tram a cavalli, che nel 1896 coprivano una rete di 43.699 metri con 14 linee, usciranno definitivamente di scena per quanto riguarda la rete urbana il 5 dicembre 1901, con la conversione in elettrica della linea via Mercanti-via Filangieri, mentre l'ultima linea extraurbana a trazione equina, la Milano-Corsico, fu elettrificata nel 1903. Nel 1906, in occasione dell'esposizione internazionale svoltasi a Milano, viene realizzata la ferrovia sopraelevata, a trazione elettrica monofase, che sarebbe servita a trasportare i passeggeri tra i padiglioni del parco sempione e della piazza d'armi, al prezzo di 10 centesimi.
Un'"anomalia" caratterizza gli usi linguistici milanesi riguardo alle denominazioni dei mezzi pubblici. Infatti, il genere grammaticale attribuito alle diverse linee è diverso per i tram (di genere maschile) e gli autobus e filobus (di genere femminile). Questo uso risale a quando, prima del 1969, le linee tranviarie erano contraddistinte da numeri (e come tali erano "maschili": il 15, il 23 ecc.), mentre le linee di autobus erano contraddistinte da lettere (e quindi "femminili": la A, la N, ecc.). A partire dal 1969 il sistema venne modificato ed ora tutte le linee sono contraddistinte da numeri, ma il genere che era stato attribuito alle linee rimase anche quando cambiò il significante (la A divenne la 50, la N divenne la 61, ecc.), il che fece nascere questa apparente incongruenza
Nel 1910 l'estensione e la numerosità delle linee è tale da essere costretti ad eseguire la prima numerazione dei mezzi di trasporto: le linee radiali vengono numerate dall'1 al 28, mentre le linee di circonvallazione, vengono numerate rispettivamente 29 e 30. Con la Prima guerra mondiale, anche il servizio di trasporto pubblico risente della mancanza di manodopera maschile impegnata al fronte, che viene sostituita da donne e pensionati: in questo periodo i tram sono anche adibiti al trasporto feriti. Con il cessare delle ostilità, il servizio di trasporti della città torna ad espandersi assieme allo sviluppo della città e agli eventi che essa ospita; in questi anni si avrà l'introduzione degli scambi automatici. Nel 1922 si ha invece l'introduzione delle prime linee di autobus, esercite con mezzi ad accumulatori, che però riscuotono poco successo, perché considerate lente e antiestetiche.
Nel 1926 emergono due novità: per regio decreto-legge, viene imposta la circolazione sulla destra, mentre si inizia a parlare di una metropolitana per la città, viene infatti bandita una licitazione per la sua realizzazione. Il progetto tuttavia si rivela troppo oneroso, e verrà accantonato. Nel 1935 l'embargo della comunità internazionale obbliga a nuove soluzioni: vengono sviluppati autobus a metano e a carbone per sopperire alla mancanza di benzina. L'avvento della guerra e i bombardamenti degli alleati colpiscono pesantemente la rete milanese, rendendo inoltre inservibile gran parte delle vetture.
La ricostruzione a Milano, coinvolge anche il trasporto e le infrastrutture pubbliche, e già nel 1950 le linee sono completamente ricostruite e operative: la rete tranviaria urbana posside 35 linee, mentre quella filoviaria è estesa a più di 19 chilometri. Allo stesso tempo le ultime due linee tranviarie interurbane a vapore (Milano-Vittuone e Monza-Trezzo) vengono abolite.
Dopo decenni di proposte, nel 1957, iniziano finalmente i lavori per gli scavi della prima linea metropolitana, la cui prima tratta, che va da Sesto Marelli a Lotto, fu inaugurata il 1º novembre 1964. Nel 1969 viene inaugurata la seconda linea, a cui si aggiungerà una terza nel 1990.
Nel 1997 la rete di trasporti si arricchisce ulteriormente con l'apertura del passante ferroviario milanese, una ferrovia sotterranea realizzata con lo scopo di far arrivare i treni regionali provenienti da tutta la Lombardia fin nel centro di Milano, agevolando il traffico pendolare della città. Nel 2013 venne inaugurata una nuova linea metropolitana, la linea M5 (Tratta Bignami - Zara), a distanza di 23 anni dall'ultima, la linea M3.
Milano è un importante nodo per il traffico ferroviario passeggeri e merci. La città è raggiunta da alcune delle principali linee ferroviarie d'Italia: la Milano-Torino, la Milano-Venezia, la Milano-Genova e la Milano-Bologna; costituisce, inoltre, il punto di partenza delle due linee alpine del Sempione e del Gottardo ed è servita anche da due linee ad alta velocità, la Torino-Milano e la Milano-Bologna. Non meno importante è il traffico pendolare che gravita intorno alla città.
Le tre stazioni più importanti della città, Milano Centrale, Milano Cadorna e Milano Porta Garibaldi, sono, rispettivamente, la seconda, l'ottava e la dodicesima stazione più trafficata d'Italia e formano, insieme, uno snodo ferroviario di oltre 170.000.000 passeggeri annui.
Milano è dotata di un esteso servizio ferroviario suburbano, nato il 12 dicembre 2004, dopo l'apertura dell'ultima stazione mancante del passante ferroviario, Porta Vittoria. Proprio il passante rappresenta il fulcro di questo servizio: si tratta, infatti, di una linea ferroviaria sotterranea, lunga 9 km e passante sotto la città da nord-ovest a est, dove confluiscono la maggior parte delle linee che raggiungono, in questa infrastruttura, una frequenza media di sei minuti.
Noto colloquialmente come linee S, il servizio permette di collegare i vari agglomerai urbani dell'area metropolitana milanese con il centro città, favorendo gli interscambi con la rete metropolitana e i mezzi di superficie (tram, filobus e autobus).
Attualmente composto da 11 linee, serve 123 stazioni, ha una lunghezza complessiva di oltre 400 km e viene utilizzato da circa 165.000 persone al giorno, risultando così il più esteso servizio ferroviario suburbano d'Italia.
Milano è anche al centro di un complesso sistema di linee regionali che la collegano con il resto della Lombardia. Le linee si differenziano tra: regionali, che effettuano tutte le fermate e sono abbreviati con al sigla R, e regio express, che fermano solo in alcune stazioni e sono abbreviati con la sigla RE. A queste due categorie si aggiungono, infine, i regionali veloci, abbreviati con la sigla RV e attivi sulle direttrici Milano-Bologna, Milano-Genova e Milano-Torino, che fermano solo nelle stazioni principali.
Milano è connessa molto bene anche con il resto d'Italia e d'Europa.
In ambito nazionale, Milano rappresenta uno degli snodi dell'alta velocità, venendo servito dai Frecciarossa. La principale stazione per l'alta velocità è Milano Centrale, attuale seconda stazione più trafficata d'Italia, cui si aggiungono le stazioni di Milano Porta Garibaldi, Milano Rogoredo e Rho Fiera.
Le principali destinazioni sono: con l'alta velocità, Torino, Bologna, Firenze, Roma e Napoli, insieme a Genova, Venezia e Trieste.
In ambito internazionale, le principali destinazioni giornaliere sono: Berna, Lugano, Ginevra, Zurigo, Parigi, Marsiglia, Vienna e Monaco di Baviera.
Milano è collegata al suo principale aeroporto, l'aeroporto di Malpensa, mediante un servizio ferroviario denominato Malpensa Express. Il servizio, attivato nel 1999 e gestito da Trenord, è disponibile in due relazioni: Malpensa-Milano Cadorna o Malpensa-Milano Centrale, quest'ultima con fermata intermedia presso Milano Porta Garibaldi; il tempo di percorrenza, secondo la relazione scelta, varia dai 30 ai 45 minuti.
Riguardo l'aeroporto di Bergamo-Orio al Serio, si è parlato a lungo di un possibile collegamento del terminal aeroportuale con la rete ferroviaria, tuttavia ciò non si è ancora tramutato in nulla di concreto.
La città di Milano è servita da tre aeroporti; ad essi si aggiunge anche l'aeroporto di Bresso, ormai inglobato all'interno dell'aerea urbana della città e utilizzato solo per scopi turistici.
L'aeroporto di Malpensa, situato in provincia di Varese all'interno del Parco naturale lombardo della Valle del Ticino, è il maggiore scalo aeroportuale della città, nonché secondo aeroporto più trafficato d'Italia. Dista 45 km dal centro città, a cui è collegato attraverso il servizio ferroviario Malpensa Express, attivo dal 1999, che si attesta presso le stazioni di Milano Cadorna, Milano Centrale e Milano Porta Garibaldi. Malpensa ha a disposizione due terminal: il terminal 2, quello originale, e il terminal 1, aperto nel 1998 e dotato di tre satelliti.
L'aeroporto di Linate, situato nel comune di Peschiera Borromeo, precisamente nella frazione di Linate, è il secondo scalo aeroportuale della città per numero passeggeri e il terzo d'Italia. Dista solo 7 km dal centro, a cui è collegato, attualmente, da un servizio di bus, in futuro, dall'omonima stazione della linea 4 della metropolitana di Milano. Dispone di un unico terminal.
L'aeroporto di Bergamo-Orio al Serio, situato in provincia di Bergamo nel comune di Orio al Serio, è lo scalo dedicato a voli di compagnie aeree a basso costo, nonché quarto aeroporto più trafficato d'Italia. Dista 50 km dal centro di Milano e viene, infatti, venduto da alcuni vettori come aeroporto di Milano-Bergamo o aeroporto di Milano-Orio al Serio. È dotato di un unico terminal.
Milano è anche dotata di un idroscalo situato nella periferia est della città, accanto all'aeroporto di Linate, nel comune di Segrate. Realizzato alla fine degli anni venti e inaugurato nel 1930, quando l'idrovolante rappresentava l'aereo di linea per eccellenza sulle grandi distanze, viene utilizzato oggi, in seguito al declino dell'idrovolante, come polo di attività ricreative e sportive. L'idroscalo ha, infatti, ospitato più volte i campionati mondiali, europei ed italiani di canottaggio e canoa/kayak.
Soprannominato, comunemente, il mare di Milano, in futuro, sarà raggiungibile con la stazione Linate Aeroporto della linea 4 della metropolitana di Milano.
Per la sua posizione, Milano risulta essere un importantissimo nodo stradale e autostradale, poiché punto di congiunzione della grande trasversale padana est-ovest con la dorsale italiana nord-sud. Il sistema autostradale di Milano è, attualmente, costituito da 6 autostrade: l'autostrada A1, detta anche autostrada del Sole, che collega Milano a Napoli passando per Bologna, Firenze e Roma. Con una lunghezza complessiva di 759,4 km, è la più lunga autostrada italiana in esercizio, nonché asse meridiano principale della rete autostradale italiana; l'autostrada A4, soprannominata Serenissima, che attraversa da ovest a est l'intera pianura padana, partendo da Torino, passando per Milano e terminando a Sistiana, da cui prosegue verso Trieste, senza soluzione di continuità, con la classificazione di raccordo autostradale 13; l'autostrada A7, che collega Milano con Genova; l'autostrada A8 che collega Milano con Varese; l'autostrada A9, che collega Milano con Como ed il confine con la Svizzera e l'autostrada A35, soprannominata BreBeMi, che collega Milano con Brescia senza passare per Bergamo, con un percorso posizionato più a sud rispetto al tracciato dell'autostrada A4.
Ad esse si aggiungono anche l'autostrada A36, detta autostrada Pedemontana Lombarda e attualmente in costruzione, e 4 tangenziali: l'autostrada A50 o tangenziale Ovest di Milano, tangente l'area suburbana di Milano da sud-est a nord-ovest; l'autostrada A51 o tangenziale Est di Milano, tangente alla città ed alla sua area suburbana nella sua parte est; l'autostrada A52 o tangenziale Nord di Milano, tangente all'area suburbana di Milano nella sua parte nord e l'autostrada A58 o tangenziale Est Esterna di Milano, in acronimo TEEM, realizzata parallelamente alla tangenziale est per alleggerire la mole di traffico su quest'ultima. Attualmente è aperta la sola tratta tra Pozzuolo Martesana e Liscate.
Nonostante l'ampiezza della sua rete autostradale e stradale, Milano, nel 2013, risulta solo quarta tra le città italiane più trafficate, superata rispettivamente da Palermo, Roma e Napoli. Inoltre, è stato stimato che i milanesi, sempre durante il 2013, abbiano passato in coda quattro ore in meno rispetto all'anno precedente.
La rete automobilistica gestita dall'ATM si compone di 118 linee, di cui 35 interurbane e 83 urbane, per una lunghezza complessiva di oltre 870 km. Il parco autobus utilizzato è composto da circa 1.350 mezzi ed ha una vetustà media di 9 anni.
Durante le ore notturne, dalle 22.00 alle 2.00, è attivo un servizio di 15 linee, denominato radiobus di quartiere, che serve diversi quartieri; le linee di questo servizio sono indicate generalmente con una lettera Q, che sta per quartiere, seguita da un numero.
Dal 2011, sempre durante le ore notturne, ma solo nei fine settimana, è attivo un altro servizio composto da quattordici linee che ricalcano pressappoco il percorso di alcune delle maggiori linee giornaliere. Tali linee, sono indicate con una lettera N seguita da un numero; fanno eccezione solo quattro linee, quelle che ricalcano il percorso della rete metropolitana, che chiude intono alle 00:30.
La rete filoviaria milanese si sviluppò a partire dagli anni 30, con l'apertura, nel 1933, della linea 81 che collegava piazza Spotorno con piazza Dergano. Nei decenni successi la rete si sviluppò rapidamente, fino alla prima metà degli anni 70, quando, dopo aver raggiunto la massima estensione di 140 km, la rete fu in parte abbandonata e sostituita da autobus convenzionali.
Attualmente, la rete si compone di 4 linee e, con un estensione totale superiore a 40 km, risulta essere una delle reti filoviarie più estese d'Italia.
Nonostante l'andamento pianeggiante del territorio, l'utilizzo dell bicicletta come mezzo di trasporto a Milano è ancora piuttosto limitato, specialmente se confrontato con la realtà di altre città europee; sono stati fatti, comunque, progressi notevoli negli ultimi anni. La stessa rete di piste ciclabile, che oggi conta un estensione superiore a 140 km, è tutt'ora in espansione.
Malgrado la modesta estensione delle ciclabili, il servizio di bike sharing di Milano è primo in Italia e sesto in europa, dopo Parigi, Londra, Barcellona, Lione e Bruxelles. Il servizio, denominato BikeMi, è gestito da Clear Channel e ATM ed è stato attivato nel 2008; possiede 4.050 biciclette e 216 stazioni ed è utilizzato in media da 15.890 persone al giorno.
È attivo dalle 7.00 a mezzanotte, con prolungamenti di orario durante eventi speciali. Esistono tre tipi di abbonamento: giornaliero, settimanale o mensile; inoltre, i primi 30 minuti di utilizzo sono gratuiti.
A Milano, è anche attivo un servizio di car sharing gestito da ATM e denominato GuidaMi. Quello di ATM non è tuttavia l'unico servizio di car sharing; in totale, a Milano, sono 60.000 gli abbonati e 1.500 le vetture destinate a tale servizio. Milano risulta, quindi, la prima città in Italia e in europa per car sharing.
