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Il Nodo ferroviario di Milano è posto al centro della rete ferroviaria del Nord Italia, grazie alla convergenza di alcune delle principali linee nazionali e internazionali: la linea trasversale della Pianura Padana, tra Torino e Trieste; il collegamento con Bologna e da qui verso Roma e il Centro Italia; le linee dirette ai valichi del San Gottardo e del Sempione; il collegamento con Genova e la Liguria.
Alle linee di rilevanza nazionale e internazionale si aggiungono collegamenti a più corto raggio, diretti verso i principali centri della Lombardia e delle regioni limitrofe, nonché un sistema di linee locali a valenza suburbana e regionale. In diversi casi, i collegamenti minori si diramano dalle linee principali, mentre le linee più importanti sono percorse da traffici differenziati – passeggeri e merci, a lunga percorrenza o a scala regionale.
Le diverse linee coprono le principali direttrici e convergono sul nodo di Milano, venendo smistate dalla linea di cintura che circonda la città su tre lati; i diversi collegamenti si attestano nelle stazioni cittadine, sia di testa (Centrale, Cadorna, Porta Genova, Porta Garibaldi – con binari sia tronchi che passanti), che di transito (Rogoredo, Lambrate, Greco Pirelli, Certosa), oppure attraversano la città con il Passante Ferroviario – dedicato alle linee suburbane.

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Il nodo di Milano è interessato da tutte le tipologie di servizio ferroviario. La lunga percorrenza si avvale di collegamenti cadenzati di lunga percorrenza sia con la Svizzera, lungo gli assi del Gottardo e del Sempione, sia con le principali città del Nord Italia di Piemonte, Veneto, Liguria ed Emilia Romagna. Molte delle principali città solo collegate con relazioni che utilizzano le linee ad Alta Velocità di cui Milano è caposaldo fondamentale della rete nazionale (linee Milano-Bologna-Firenze-Roma-Napoli e Torino-Milano-Brescia, parte della futura linea AV che arriverà sino a Venezia).
I collegamenti locali sono invece strutturati in modo complesso: le linee suburbane, con cadenzamento semiorario, e che hanno di fatto sostituito i precedenti servizi regionali, servono tutte le direttrici in uscita dal nodo di Milano, garantendo il servizio in tutte le fermate intermedie e attestandosi ai capoluoghi provinciali o principali località ad alcune  decine di chilometri dal capoluogo; i collegamenti regionali veloci (Regio Express), a frequenza oraria/semioraria, invece sono di tipo interpolo e servono  direttamente le località principali della regione e delle province confinanti.

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Il servizio suburbano svolge anche una peculiare funzione urbana per la città di Milano: grazie al Passante Ferroviario, che permette l’attraversamento della città, la sovrapposizione delle linee in transito offre frequenze elevate nella tratta urbana, mentre la localizzazione delle fermate garantisce interscambi con tutte le linee di metropolitana.
Dal 2004 vengono sistematizzate le linee del servizio ferroviario suburbano di Milano, denominate ‘linee S’, le quali integrano ed estendono la rete del trasporto pubblico locale (descritta nel successivo paragrafo) che insiste sul territorio comunale. Il servizio delle linee S è generalmente cadenzato a 30 minuti, garantendo, con la sovrapposizione di linee nel Passante, una corsa ogni 6 minuti circa. Gli interscambi tra le linee metropolitane e i servizi suburbani sul Passante e sulle linee di cintura hanno luogo presso le stazioni di Rogoredo, Porta Venezia, Repubblica, Porta Garibaldi, Cadorna, Affori, Lambrate, Romolo, Porta Romana, Forlanini e Rho Fiera. A gennaio 2018 il servizio prevede 12 linee, dettagliate nella Tabella 2.18.

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Figura 2.26 Linee del servizio suburbano. (Fonte: Regione Lombardia)