ITRC20120009A1 - Descrizione dell¿invenzione avente per titolo: ¿sistema ferroviario di trasporto merci automatico¿ a nome di co.el,da. software srl con sede in italia, reggio calabria, via villini svizzeri dir.gulli n°33. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE 

“Sistema ferroviario di trasporto merci automatico† 

Stato della tecnica attuale 

La  gestione  della  movimentazione  dei  carri  merci,  attualmente  viene  gestita  in  base  a  pianificazioni dell’offerta di trasporto, ideate a tavolino sulla base di dati storici e di presumibili  trend di andamento,  senza tenere conto dell’effettiva domanda del momento. La disponibilità  di un convoglio per il trasferimento di un carro merci prelevandolo da una qualunque stazione  lungo le tratte percorse dai convogli Ã ̈ costosa e lentissima.  Non c’à ̈ un coordinamento centrale delle esigenze di trasporto, e la stessa offerta di trasporto  à ̈  spesso  sottodimensionata perché,  in  assenza di  richieste di  trasporto  certe o probabili,  si  evita di creare strutture costose di logistica.  Nella maggior parte dei casi, i convogli vengono formati nella stazione di partenza ed arrivano  intonsi  alla  stazione  di  arrivo,  da  dove  solo  successivamente  saranno  smistati,  senza  ottimizzare i percorsi dei singoli carri, per cui se in una stazione di partenza non c’à ̈ sufficiente  domanda di trasporto, si creano evidenti diseconomie.  La soluzione ideata ribalta il sistema e, anziché basarlo sull’offerta, lo basa sulla domanda.  La  richiesta  di  trasporto  avviene  in  maniera  flessibile  tra  stazioni  diverse  che  non  siano  necessariamente quelle di arrivo o partenza del convoglio. 

Il  sistema  ideato ha  inoltre bassi  costi di gestione ed estrema  flessibilità e non  richiede una  pesante infrastrutturazione e si inserisce in maniera naturale nei sistemi esistenti senza creare  problemi alle modalità di traffico attuale e di utilizzo della rete. 

Il  sistema  ideato,  per  poter  essere  attivato,  non  richiede  alcun  nuovo  intervento  sulla  rete  ferroviaria  esistente.  Richiede  solo  la  realizzazione  del  carro  merci  “intelligente†  e  della  piattaforma con il sistema di comunicazione fra i carri e le stazioni. 

 

L’elevato livello di automazione permette di non necessitare di interventi di personale addetto  presso le singole stazioni, riducendo i costi di gestione del servizio. 

Infrastrutturazioni  per  l’automazione  del  processo  di  carico/scarico  dei  container,  potranno  essere realizzate solo se ritenuto economicamente conveniente al crescere della domanda  in  specifiche stazioni di transito. 

Nelle ricerche effettuate per verificare l’esistenza di analoghi brevetti, non si Ã ̈ trovata alcuna  rivendicazione che preveda modalità di gestione del trasporto merci articolato sulla domanda  e  completamente  automatizzato.  Tra  i brevetti  che prevedano  l’automazione nella  gestione  ferroviaria,  se  ne  à ̈  riscontrato  solo  uno  che  à ̈  stato  depositato  nel  2005  una  domanda  di  brevetto (N° DE10338606   (A1) â€• 2005†03†31) per  la realizzazione di un carro ferroviario che  permetta l’autonoma manovra ed il suo tracciamento tramite GPS. 

Rispetto al brevetto esistente, nel quale non Ã ̈ specificato  il suo metodo di  funzionamento e  non  sono  stati  descritti,  almeno  nella  parte  di  documentazione  a  cui  si  à ̈  avuto  accesso,  i  componenti  che  permettono  la  realizzazione  (sistemi  di  aggancio,  e  di  collegamento,  sensoristica di controllo, ecc.),  il â€œcarro intelligente† della soluzione ideata, descritto in modo  dettagliato  nei  suoi  componenti,  non  solo  permette  la  movimentazione  autonoma,  ma  à ̈  concepito  per  funzionare  in  ambiente  “aperto†  che  tenga  conto  di  tutte  le  situazioni  di  gestione  della movimentazione.  E’  inoltre  inserito  in  un  contesto  di  “rete†  per  la  gestione  centralizzata non  solo a  livello di  stazione, ma a  livello di movimentazione globale  sulla  rete  ferroviaria,  a  differenza  del  brevetto  prima  citato,  nel  quale  il  carro  non  à ̈  inserito  in  una  gestione di un servizio merci innovativo che parta dalla domanda e che perciò non comprende  elementi  essenziali  per  la  sua  gestione.  Ci  si  limita  solo  ad  illustrare  possibili  usi  per  agganciare/sganciare vagoni con un coordinamento telematico.  

 

 

Funzionamento  pratico  e  vantaggi  del  sistema  di  trasporto  automatico  all’interno  delle  attuali rete ferroviarie, con descrizione delle componenti gestionali e meccaniche per  il suo  sfruttamento ottimale 

L’elemento  che  determina  la  partenza  di  un  carro  à ̈  determinata  dalla  richiesta  che  viene  effettuata  dai  diversi  operatori    in  collegamento  Web  da  un  apposito  portale,  e  dalla  disponibilità fisica dello stesso carro. 

I carri interessati alla partenza vengono formati in un nuovo convoglio che collega due stazioni  terminali, e la stessa partenza sarà determinata con due modalità diverse: 

ï‚· Partenze programmate in orari e giorni prefissati 

ï‚· Partenze derivanti dalla presenza nelle stazioni (di partenza e di transito) di un numero di  vagoni in attesa tale da richiedere la formazione di un nuovo convoglio. 

L’autorizzazione  alla  partenza  del  convoglio  e  l’occupazione  della  linea  in  una  determinata  tratta, potrà essere gestita con  la massima elasticità. Non avrà cioà ̈ alcun vincolo di orario da  rispettare subordinando  la percorrenza della tratta   di partenza (e così di seguito per tutte  le  tratte  successive  fino  alla  stazione  di  arrivo)  alla  sua  effettiva  disponibilità,  realizzando  in  maniera opportunistica  la massima velocità possibile per  il convoglio ed ottimizzando  inoltre  l’utilizzo delle tratte, che andrà ad occupare solo quando le stesse non sono occupate da altri  convogli, con costi minori. 

La marcia del convoglio con le soste necessarie sarà totalmente automatica. Riceverà ordini ed  autorizzazioni da parte del  “gestore  della  rete  ferroviaria† procedendo  di  tratta  in  tratta  in  base alle esigenze e disponibilità della rete. 

Inoltrerà   al â€œgestore della rete ferroviaria†  le sue esigenze di sosta presso  le singole stazione  intermedie interessate ad operazioni di aggancio/sgancio di carri al convoglio. 

 

A  bordo  del  convoglio  sarà  presente  solo  un macchinista  che  gestirà  il  treno  con modalità  convenzionali d’uso e con funzioni di controllo per la sicurezza e la gestione di guasti o eventi  imprevisti.    

Modalità di composizione e marcia del convoglio 

Sin dalla stazione di partenza  il  treno si  formerà  in apposito binario dove si accoderanno,  in  modo  automatico  tutti  i  vagoni  interessati  alla partenza,  coordinati  in  ciò dalla  Piattaforma  Informatica. 

Nelle  stazioni  terminali  (di  partenza/arrivo)  ci  sarà  lo  stoccaggio  dei  carri  scarichi  che  si  agganceranno  in numero variabile al convoglio  in partenza  in sostituzione dei carri che di cui  già  si  conosce  la  richiesta di  viaggio, maggiorato di un numero  ritenuto  congruo per motivi  estemporanei  (richieste  di  viaggio  pervenute  al  sistema  dopo  la  partenza  del  convoglio ma  prima della stazione di transito che richiede nel frattempo il passaggio).  

Nelle stazioni intermedie, con le opportune manovre sempre coordinate dal sistema centrale,  verranno agganciati  i carri  in attesa di trasferimento   e sganciati  i carri che hanno  la stazione  come punto di arrivo. Potranno essere sia carri che trasportano i container da  consegnare, sia  carri  scarichi  richiesti  dall’utenza  e  che  saranno  caricati  successivamente,  pronti  per  la  spedizione per un nuovo convoglio.  

La gestione dei carri da lasciare in sosta (di servizio) dipenderà oltre che da una pianificazione  statistica, anche da richieste estemporanee provenienti dalla domanda di mercato. 

Modalità di carico/scarico carri portacontainer 

Le modalità  di movimentazione  dei  container  dipenderà  dalla  dimensione  della  stazione  di  transito.  

Per  le  grandi  stazioni  (o  quelle  con  elevata movimentazione)  il  carico/scarico  dei  container  avverrà in modo automatico senza la necessità di operatori addetti. 

 

L’attrezzatura necessaria sarà costituita da un carrello mobile su  rotaie  (o del  tipo gommato  utilizzato  nei  porti  per  la  movimentazione  dei  container  all’interno  dell’area  portuale  ma  opportunamente  sensorizzato)    con  posizionato  sulla  parte  superiore  un  dispositivo  fisso  motorizzato  (con  dispositivo  a  piano  mobile  su  due  dimensioni  per  la  corretta  presa  automatica dei container)  per il sollevamento/discesa dei container  e di una sensoristica per  l’invio di segnali di posizionamento ai carri ferroviari. 

Servirà  per  il  carico/scarico  automatico  dei  container  (vuoti/pieni)  dal  carro  ed  il  suo  stoccaggio  in posizioni prefissate  lungo una  tratta predisposta  .  L’altezza dello  stoccaggio  in  pile dipenderà dall’altezza del carrello. Effettuerà anche automaticamente  il carico/scarico da  altri mezzi di trasporto gommati   che si posizioneranno al suo  interno per questa operazione.  La  corretta  centratura dei punti di presa  sarà  fatta automaticamente dalla parte mobile del  dispositivo. 

Per  le  piccole  stazioni  la movimentazione  potrà  essere  effettuata  con  un muletto messo  a  disposizione,  la  cui  gestione per  la movimentazione potrà  anche  essere delegata  agli utenti  destinatari  del  container  che  sicuramente  disporranno  delle  risorse  umane  addette  a  operazioni similari presso il loro stabilimento.   

Se presente una derivazione  ferroviaria nel  luogo di destinazione,  lo  stesso carro  ferroviario  potrà essere consegnato/ritirato manualmente o automaticamente.   La struttura hardware completa dell’intero sistema Ã ̈ composta dai seguenti elementi:  E’ costituita da un sistema centrale e tre sistemi periferici. 

1. Il  sistema  centrale  à ̈  costituito  da  “server†  che  ospiteranno  tutti  i  programmi  di  gestione delle informazioni. 

 

Funzione:  Raccogliere  le  esigenze  di  trasporto  dell’utenza.  Pianificare  e  coordinare  tutte  le  esigenze  di  trasporto  e  la  gestione  dei  convogli.    Interagire  sia  con  utenti  autorizzati  al  controllo ed alla gestione, sia con i sistemi periferici.  

2. Un  primo  sistema  periferico  sarà  fisso  in  ogni  stazione  nella  quale  i  singoli  carri  potranno essere parcheggiati.  

Funzione:  Scambiare  informazioni  con  i  Carri  presenti  in  stazioni  per  la  rilevazione  del  loro  stato ed  il  coordinamento del movimento  in  stazione.  Interagire  con  il  sistema  centrale per  fornire  informazioni  in merito  alla  necessità  di  trasporto  (spedizione/deposito)  presente  in  stazione.  

3. Un secondo sistema periferico sarà mobile ed ospitato su ogni singolo carro. 

Funzione:  Coordinare  la movimentazione  del  carro,  seguendo  le  indicazioni  provenienti  dal  sistema  di  Stazione,  tenendo  presente  anche  dei  segnali  della  sensoristica  di  bordo.  Comunicare inoltre il suo stato per le necessità di trasporto e di carico/scarico. 

4. Un terzo sistema  periferico sarà mobile e situato sul locomotore del convoglio.  

Funzione:  Interagire  con  il  sistema  centrale  per  la  definizione  delle  necessità  di  viaggio  (Composizione  convoglio,  aggancio/sgancio  vagoni  nelle  stazioni  lungo  la  percorrenza).   Interagire con il sistema fisso di stazione.  La figura 1 illustra le interazioni tra i diversi sistemi. 

Il vagone â€œintelligente† 

Su  un  tradizionale  carro merci  (in  via  prioritaria  a  pianale  del  tipo  adatto  al  trasporto  di  container)  si dovranno  apportare modifiche per  renderlo  autonomo nelle  fasi di manovra e  aggancio ad altri carri, eseguendo ordini che vendono trasmessi dalla piattaforma informatica. 

 

Partendo dalla struttura di base di un tradizionale carro merci (in via prioritaria a pianale per il  trasporto di container), verrà realizzato un carro merci intelligente dotato di motori elettrici di  manovra con alimentazione autonoma (batterie o altro dispositivo di accumulo di energia), un  dispositivo  di  aggancio  tra  carri  con meccanismi  automatici  e  sensoristica  di  controllo,  un  sistema  automatico  di  connessione  tra  vagoni  sia  per  la  parte  frenante  (che  deve  essere  funzionante anche autonomamente) sia per la parte elettrica, un sistema di controllo esterno  per la sicurezza degli spostamenti autonomi e di posizionamento sulle linee. 

In dettaglio: 

 I vagoni saranno dotati di una piattaforma hardware completa di microprocessore che sarà il  “cervello† del  vagone,  tale processore  gestirà  l’intero  carro  e  tutti  i  sistemi  seguentemente  descritti.  I sistemi di sicurezza del carro (sensori di prossimità, radar, sensori termici, sistema  frenate) potranno essere dotati di un secondo microprocessore che entrerà in funzione solo in  caso  di  rivelazione  pericolo  e mancata  risposta  da  parte  del  processore  centrale,  sarà  così  garantita un ulteriore ridondanza dei sistemi di sicurezza. 

I motori presenti sul carro che agiranno direttamente sulle ruote, potranno essere adoperati  anche per lo spunto di partenza iniziale del convoglio. 

Un piccolo  compressore  alimentato dalle batterie  del  carro permetterà di  agire  sul  sistema  frenante durante le manovre autonome. 

Il sistema di aggancio  per il traino sarà costituito da un dispositivo meccanico che permetterà  l’aggancio tra carri con la sola forza di spinta. L’aggancio provocherà l’inserimento vicendevole  tra  i  due  carri  di  due  perni.  Gli  stessi  perni,  per  permettere  lo  sgancio  del  carro,  saranno  estratti   automaticamente da un dispositivo elettrico comandato dal â€œcervello† del carro. La  struttura completa del  sistema di aggancio Ã ̈ composta da due  strutture, un blocco centrale  fisso nel quale  verranno  inseriti  i  sistemi di blocco meccanici  e  connessione  fra  i  vagoni.  In  questo  blocco  saranno  inclusi  i  tubi  dell’aria  compressa,  la  connessione  elettrica  fra  i 

 

vagoni(necessaria  alla  loro  alimentazione).  Questi  “giunti  fissi†  saranno  collegati  al  vagone  attraverso dei giunti mobili, garantendo  l’elasticità di movimento necessaria ai vagoni,  i quali  saranno  liberi  di  muoversi  di  muoversi  sia  orizzontalmente(vagone  in  curva)  che  verticalmente(movimento  delle  sospensioni).  Diversi  o  ulteriori  meccanismi  alternativi  di  aggancio/sgancio  automatico  avranno  lo  stesso  meccanismo  concettuale  di  gestione.  La  presenza simultanea di due perni (comandati autonomamente da ciascun carro) aumenterà la  sicurezza per evitare uno sganciamento non desiderato.  L’aggancio del carro al convoglio permetterà la ricarica delle batterie che alimentano i motori  per  la  movimentazione  autonoma  del  carro  e  le  restanti  apparecchiature  elettriche  ed  elettroniche.  Effettuato l’aggancio al convoglio la motrice avrà priorità di comando assoluta sui singoli carri  intelligenti,  essi  saranno  comandati  dalla  sistema  presente  a  bordo  della  motrice,  e  non  potranno  eseguire  operazioni  autonome  se  non  impartite  da  questo  sistema  salvo  casi  “speciali†.  Sarà  cioà ̈  presente  sul  convoglio  un  controllo    generalizzato  degli  agganci  con  verifica  di  connessione  prima  che  il  convoglio  si  metta  in  movimento,  permettendone  lo  sblocco, per consentire la movimentazione automatica dei carri, quando il convoglio Ã ̈ fermo in  stazione. Il blocco automatico si attiverà automaticamente sempre, allorquando i carri sono in  movimento agganciati al convoglio. 

Essendo  vagoni  intelligenti  e  dotati  di  un  proprio  cervello,  gli  potrà  essere  permessa  una  gestione  automatica di  arresto e  fuga  in  situazioni eccezionali  (ad es.  incidente  ferroviario).  Altri  possibili  casi  in  cui  il  vagone  potrebbe  decidere  di  operare  autonomamente,  o  come  convoglio parziale(più carri uniti), possono essere  situazioni di disconnessione accidentale di  un  altro  carro,  comunicazione  di  emergenza  della  motrice,  o  altri  casi  di  pericolo  predeterminati dalla programmazione del carro e variabili, (ad es. a seconda del tipo di carico  che  si  trasporta  †  merce  normale  o  merci  pericolose),  i  carri  intelligenti  potranno  in  tali 

 

situazioni effettuare una disconnessione di emergenza e frenare autonomamente,  inoltre nel  caso  della  presenza  di  merci  pericolose(Chimiche,  gas,  ecc..)  possono  autonomamente  allontanarsi  dalla  zona  dell’incidente,  evitando  un  aggravarsi  delle  condizioni  di  pericolo  dovute ad es. ad un incendio, e portando velocemente il carro in una situazione più sicura.  Prima dello sgancio del carro  i dispositivi per  il sistema  frenante,  il sistema elettrico saranno  scollegati. 

Il Sistema di comunicazione  fra vagoni\stazione\locomotore avverrà per mezzo di sistemi ad  onde radio su rete di collegamento presente nelle stazioni (quando in sosta presso le stesse) o  da  collegamenti  “diretti†  sul  convoglio  (quando  collegato  al  altri  vagoni).  Il  metodo  di  trasmissione non  sarà  affidato  semplicemente  ad un  sistema di  trasmettitore†ricevitore, ma  per garantire un collegamento ridondante ed affidabile ogni struttura radio (vagone†stazionelocomotore)  oltre  a  ricevere  e  trasmettere  le  proprie  informazioni,  avrà  anche  il  ruolo  di  ripetitore della rete. 

Il  carro  sarà  dotato  di  un  “cervello†  che  coordinerà  la  movimentazione  dello  stesso,  interagendo con la piattaforma telematica, ricevendo segnali di dispositivi di controllo, sia per  la posizione, sia per il movimento, sia per la rilevazione di ostacoli.  

Per permettere  il movimento  in  sicurezza,  il carro  sarà dotato di  telecamere per  il controllo  esterno dello stesso e sensoristica per  la rilevazione di ostacoli. Radar a  lungo e corto raggio  serviranno anche a tale scopo. Sensori perimetrali termici rileveranno la presenza in vicinanza  di persone in situazione di pericolo per il movimento.  

Il  carro  avrà  anche  una  sensoristica  predisposta  per  il  carico  e  scarico  automatico  dei  containers.  

I  carri  saranno  dotati  di  un  pannello  esterno  manuale  di  comandi  di  marcia  e  di  aggancio/sgancio, che by†passeranno il controllo automatico e potranno essere adoperati solo  in  situazioni  di default del  sistema di  controllo  automatico del  carro,  sia per  la manovra  in 

 

stazione  sia per  il  trasferimento  in binari di  sosta,  sia per  la destinazione  ad un particolare  punto di consegna in cui il controllo della rete dei binari non ne permette la movimentazione  autonoma. 

 

 

 

 

Claims (2)

1. RIVENDICAZIONI  1. Realizzazione  di  un  innovativo  Sistema  ferroviario  di  trasporto  merci  automatico  basato  sull’offerta  anziché  sulla  domanda,  composto  da  un  sistema  centrale  di  elaborazione  dati  e  dai  sistemi  periferici  stazione†convoglio†carro  in  grado  di  autogestirsi,  assemblarsi  e  usufruire  al  meglio  delle  risorse  sulla  rete  ferroviaria  ottimizzandone  l’utilizzo.  Il  sistema  di  trasporto merci  automatico  à ̈  strutturato  nel  seguente modo:  a. Sistema  centrale  composto  da  un’unita  di  elaborazione  detto  “Sistema  Centralizzato  di  controllo†  il  quale  raccoglie  le  esigenze  di  trasporto  dell’utenza.  Interagisce sia con utenti autorizzati al controllo ed alla gestione,  sia con i sistemi periferici.  b. Sistema periferico fisso di stazione composto da un’altra unità di elaborazione,  la  quale  scambierà  informazioni  con  i  Carri  presenti  in  stazioni  per  la  rilevazione  del  loro  stato  ed  il  coordinamento  del  movimento  in  stazione.  Interagirà  con  il  sistema  centrale  per  fornire  informazioni  in  merito  alla  necessità di trasporto (spedizione/deposito) presente in stazione.  c. Carro  intelligente,  dotato  di  una  unità  di  calcolo  autonoma,  la  quale  coordinerà  la movimentazione del  carro,  seguendo  le  indicazioni provenienti  dal sistema di Stazione, tenendo sempre presenti i segnali della sensoristica di  bordo.  Comunicherà  inoltre  il  suo  stato  per  le  necessità  di  trasporto  e  di  carico/scarico.  d. Nuovo  sistema di  controllo mobile  situato  sul  locomotore del  convoglio, che  interagirà con  il  sistema  centrale per  la definizione delle necessità di viaggio  (Composizione  convoglio,  aggancio/sgancio  vagoni  nelle  stazioni  lungo  la  percorrenza).  Interagirà anche con il sistema fisso di stazione. Supervisionerà  lo stato dei carri durante la marcia.  
2. 2. Realizzazione di un carro merci intelligente, di cui fa uso il sistema di trasporto, dotato  di  una  completa  unità  di  calcolo  e  sistema  di  comunicazione,  che  gli  consente  di  prendere decisioni e lavorare all’interno di una rete in costante comunicazione con gli  altri  carri.  Il  carro  (del  tipo  a  pianale  per  container)  à ̈  strutturato  con  le  seguenti  componenti:   a. Unità  di  calcolo,  avente  funzione  di  principale  unità  di  elaborazione  e  comunicazione.  b. Seconda unità di calcolo di supervisione ai sistemi di sicurezza.  c. Motorizzazione e capacità di manovra autonoma.   d. Alimentazione autonoma.  e. Sensoristica di  sicurezza(telecamere di  sicurezza perimetrali,  radar a  lungo e  corto raggio, sensori perimetrali termici).  f. Sensoristica  e  sistema  di  controllo  per  il  carico/scarico  automatico  di  containers.  g. Sistema di comunicazione ad onde radio.  h. Console di comando locale manuale.  i. Sistema di aggancio\sgancio automatico di tutte le connessioni meccaniche ed  elettriche.  j. Compressore autonomo per il sistema di frenata.