Project
Apps4Safety
Titolo
Active Preventive Passive Solutions for Safety: an integrated approach to develop safer cars
Il progetto "APPS4Safety - Metodologie e tecnologie innovative per un approccio integrato alla sicurezza del veicolo" è finalizzato alla esplorazione di nuovi paradigmi di processo finalizzati alla integrazione nel ciclo di sviluppo e validazione del prodotto automotive di tecniche di modellazione e simulazione virtuale particolarmente adatte alla progettazione di soluzioni tecnologiche migliorative della sicurezza del veicolo, dal punto di vista passivo, attivo e preventivo.
Le prestazioni dei veicoli rispetto alla sicurezza stradale sono oggi fondamentali non solo da un punto di vista etico e normativo (obiettivo Europeo per il periodo 2010-2020, di ridurre del 50% il numero dei morti legati a incidenti stradali), ma anche dal punto di vista del mercato. Sempre di più le automobili vengono valutate, qualificate da enti ed organizzazioni terze e, infine, acquistate anche e soprattutto in base al grado di sicurezza che esse possono offrire ai viaggiatori. Tali aspetti vengono non più solo valutati dal punto di vista della sicurezza passiva (protezione degli utenti - soprattutto vulnerabili come bambini, anziani e pedoni - in urti convenzionali e non), ma anche rispetto alla capacità del veicolo di applicare logiche di segnalazione del pericolo o di attuazione automatica di contromisure in grado sia di evitare gli incidenti che di intervenire sulla dinamica del veicolo in modo da ridurre l’entità degli impatti o ridurne le caratteristiche più sfavorevoli.
Il progetto intende affrontare problematiche di ricerca, al momento non oggetto delle procedure di rating o omologazione dei nuovi veicoli, con un approccio multidisciplinare, che contempla indagini mediche sulle lesioni degli incidentati, una clusterizzazione trasportistica degli incidenti stradali, la progettazione meccanica di componenti strutturali del veicolo, l’individuazione e successiva progettazione di sistemi elettronici di bordo, di ausilio alla guida, l’utilizzo di simulatori di guida ad alta immersività per analisi dei comportamenti naturali, la definizione di nuove e più integrate procedure di prova, la rivisitazione dei processi di sviluppo e l'introduzione dei necessari sottoprocessi, metodi e toolchain per soddisfare i requisiti della ISO 26262, con particolare attenzione alle fasi di progettazione e test dei sistemi e del software embedded.
In particolare l’aumento delle aspettative dei clienti riguardo alla sicurezza a bordo veicolo ed i requisiti sulla sicurezza sempre più stringenti imposti dalle leggi correnti stanno guidando le organizzazioni produttrici a riconsiderare i propri processi di produzione e a modificarli opportunamente, al fine di riuscire a garantire i richiesti standard di sicurezza. In questo nuovo scenario la norma ISO 26262, Road vehicles -- Functional safety, riveste un ruolo fondamentale in quanto definisce i requisiti che devono essere posseduti dai processi di produzione di sistemi E/E inerenti la sicurezza ed installati su autovetture per passeggeri con massa del veicolo fino a 3500 kg. La conformità alla ISO 26262 sta per diventare un requisito obbligatorio nell’ambito automotive per tutto ciò che concerne la sicurezza funzionale. Lo standard è limitato alla produzione di autovetture fino a 3,5 tonnellate, ma potrebbe anche essere applicata o servire come base per la produzione di altri prodotti di dominio automobilistico come veicoli pesanti (ad esempio, camion) o veicoli fuoristrada. Questo nuovo standard internazionale include una guida per evitare rischi, causati da "systematic failures" e "E/E random hardware failures", fornendo requisiti e processi fattibili.
Più precisamente la norma:
La normativa consiste di 9 parti, 687 requisiti, 100 work products e 62 tabelle decisionali. In particolare, la parte 4 definisce il processo di sviluppo del prodotto a livello sistema, la parte 5 il processo di sviluppo a livello hardware, mentre la parte 6 tratta il processo di sviluppo a livello software. Le aziende che sviluppano prodotti E/E “safety-related” dovrebbero già essere conformi ad alcuni “Process Improvement Model (PIM)”, come CMMI e (A)SPICE. Benchè i processi di sviluppo attualmente in uso nella maggior parte delle aziende automotive possono essere considerati maturi (le auto sono prodotte già con un elevato livello di sicurezza) essi avranno comunque bisogno di un aggiornamento per incorporare i requisiti di functional safety e l’uso di metodi specifici come richiesto dalla ISO 26262.
Lo scopo App4Safety sarà pertanto di analizzare il corrente processo di sviluppo dei Sistemi Safety Elettrici ed Elettronici (E/E) adottato nell’ambito industriale di interesse al fine di individuare i punti di intervento necessari ad adeguare il ciclo di vita di tali sistemi alla normativa ISO 26262. A tal fine, si svolgerà una analisi preliminare dello standard allo scopo di definire un framework di riferimento per la modellazione dei processi, delle attività e dei workproduct (sia modelli dinamici che statici) in esso definiti. Tale framework potrà essere impiegato per modellare anche il corrente ciclo di vita dei sistemi E/E, le singole attività ed i prodotti semilavorati attualmente generati, al fine di dedurre efficacemente le differenze ed i gap che sussistono tra i processi correnti e quelli prescritti dalla norma. Per modellare i processi correnti, sarà necessaria una attività preliminare di analisi che sarà condotta usando opportune tecniche di rilevazione ed assessment che potranno includere l’analisi della documentazione dei processi già disponibile nell’ambito dell’organizzazione industriale, ovvero interviste con gli opportuni stakeholder (figure coinvolte nella gestione e nella conduzione dei processi industriali), o analisi etnografiche. A supporto di questa attività di analisi potranno essere utlizzati idonei strumenti a supporto quali questionari, checklist web based per la raccolta dei dati. Dopo che saranno state individuate le aree del processo di sviluppo corrente dei sistemi per la sicurezza attiva e preventiva su cui sarà necessario intervenire al fine di adattare il processo di sviluppo alle direttive definite dallo standard ISO26262, verranno individuate le opportune soluzioni metodologiche e tecnologiche per rendere tali processi compliant allo standard ISO 26262. L’obiettivo di Apps4Safety sarà di concentrarsi specificamente sul processo di sviluppo software prescritto dallo standard e di proporre soluzioni trasversali di supporto all’esecuzione dell’intero processo, nonchè soluzioni verticali, progettate per supportare specifiche attività del ciclo di vita.
FERSAT
Studio di un sistema di segnalamento FERroviario basato sull’innovativo utilizzo delle tecnologie SATellitari e della loro integrazione con le tecnologie terrestri
Il presente progetto mira allo studio ed allo sviluppo di un processo di modernizzazione e potenziamento delle reti ferroviarie regionali, incrementandone i livelli di sicurezza e la capacità di trasporto, facendo leva sulle nuove tecnologie satellitari di localizzazione e di telecomunicazioni e della loro integrazione con quelle terrestri sia tradizionali che innovative. In particolare, le suddette innovazioni tecnologiche favoriranno lo sviluppo della modalità ferroviaria, nell’ambito del trasporto regionale, riducendone i costi di esercizio e manutenzione, oltre che il costo di primo investimento per realizzare nuove linee e/o potenziare le esistenti. Gli obiettivi su menzionati verranno perseguiti attraverso la minimizzazione (intesa come riduzione) delle istallazioni di impianti lungo linea, concentrando l’installazione di apparati tecnologici innovativi a bordo dei veicoli ferroviari. Il progetto si propone altresì di analizzare e mettere in opera un processo di virtualizzazione (intesa come sostituzione di componenti fisici con componenti equivalenti virtuali) che, assicurando un’equivalenza funzionale dei componenti tradizionalmente adoperati per il segnalamento ferroviario, ha il vantaggio addizionale di consentire un upgrading tecnologico ed un eventuale potenziamento prestazionale dell’apparato stesso.La riduzione significativa degli interventi “wayside” e l’approccio di “virtualizzazione” su citato renderanno agevole ed attraente dal punto di vista economico la “migrazione” delle soluzioni esistenti verso quelle innovative, garantendone la coesistenza e consentendo quindi una possibile graduazione degli investimenti necessari al processo di modernizzazione. Le tecnologie abilitanti e costituenti i componenti di segnalamento innovativi si basano sui sistemi di localizzazione satellitare “sicura”, oltre che di tecnologie di comunicazioni satellitari e reti di telefonia cellulare terrestri (2G o 3G), le cui infrastrutture tecnologiche sono già disponibili e non richiedono particolari investimenti. Nel settore della localizzazione satellitare, in particolare, si valuterà la possibilità di utilizzare, in aggiunta al sistema GPS, anche il sistema EGNOS-GALILEO sul a Commissione Europea sta pianificando nuovi investimenti per favorirne l’utilizzo in campo ferroviario. L’impiego “esteso” dei sistemi GNSS (Global Navigation Satellite System) nasce dall’esigenza di incrementare la robustezza del sistema con conseguenti benefici anche sulla disponibilità del servizio offerto. All’impiego della tecnologia satellitare, nel progetto si contemplerà inoltre, lo sviluppo di elementi complementari messi a supporto dei sistemi per la gestione del traffico ferroviario (sistemi di segnalamento), al fine di incrementare il livello complessivo di disponibilità e di accuratezza delle funzionalità considerate critiche nel settore ferroviario. Più dettagliatamente, si valuteranno soluzioni innovative di reti di comunicazioni da predisporre lungo la linea e sui veicoli per garantire e migliorare le comunicazioni terra-bordo e terra-terra. L’obiettivo primario è quello di integrare differenti tecnologie wireless e wired per raggiungere i livelli di qualità del servizio richiesto per la gestione in sicurezza del traffico ferroviario e senza necessariamente predisporre una rete TLC dedicata. La compagine proponente si trova in posizione strategica per realizzare le nuove tecnologie ed esportare le soluzioni sia in campo nazionale che Europeo. Ansaldo STS ha infatti ottenuto nell’ambito del settore ferroviario Europeo (UNIFE-UNISIG) il ruolo di coordinamento per definire i requisiti del nuovo sistema di localizzazione satellitare previsto per l’evoluzione del sistema ERTMS e, con il contributo dell’Agenzia Spaziale Europea, sta già realizzando le tecnologie di base per validarle in ambiente ferroviario. in un apposito Test Site da realizzare in Sardegna con il coinvolgimento di RFI. Il Test Site ha in particolare l’obiettivo di validare la rispondenza del sistema EGNOS-GALILEO ai requisiti ferroviari. I primi risultati del progetto 3InSat (a cui Ansaldo STS partecipa e che si concluderà nel 2014) saranno utilizzati nel progetto FERSAT per realizzare un ulteriore avanzamento tecnologico particolarmente focalizzato ai bisogni di ammodernamento delle linee regionali ad alta capacità (metropolitane a cielo aperto) che richiedono sistemi di localizzazione in grado di garantire le prestazioni di sicurezza anche in aree parzialmente ostruite (come, ad esempio, nelle gallerie e/o in presenza di interferenze provocate da emissioni radio tipiche degli ambienti urbani). Inoltre la presenza nella compagine dei proponenti di PMI esperte di tecnologie ferroviarie, e il coinvolgimento delle principali Università Campane attraverso il CeRICT, favorirà una efficace integrazione nel progetto delle tecnologie di telecomunicazioni innovative sia satellitari che terrestri sia per quanto riguarda le problematiche di localizzazione che per quelle dicomunicazione. Sul piano della ricerca verranno affrontati temi di assoluta novità per il settore ferroviario che vanno dalle tecniche di localizzazione satellitare con requisiti di sicurezza imposti dalle norme CENELEC, all’utilizzo di multi-costellazioni (GPS, GALILEO, GLONASS), a tecniche di localizzazione ibride cioè basate, sull’impiego congiunto della tecnologia satellitare e di quella terrestre, generalmente più tradizionale sia per scenari indoor (come le gallerie) che outdoor.
Hy_Compo_2020
Hy bridized COMposite and POwertrain system for Europe 2020
Sviluppo di tecnologie innovative per l'ibridazione dei compositi strutturali e dei sistemi di motopropulsione per la mobilità sostenibile
Obiettivo generale del progetto Hy_COMPO_2020 è la progettazione ed applicazione di soluzioni innovative nell’ambito della mobilità sostenibile che, fondate sulla logica dell’ibridazione delle tecnologhe e sulla base di una visione della sistematicità e complementarietà, sono tese ad incrementare l’efficienza dei veicoli grazie a:
1) l’impiego di compositi strutturali ibridi e all’integrazione delle relative tecnologie di lavorazione opportunamente implementate mediante processi innovativi e secondo la logica delle produzioni di serie - per la realizzazione di componenti veicoli (parti strutturali e non);
2) lo sviluppo di nuove architetture motori e alla ricerca di nuovi modelli in grado di integrare sinergicamente gli sviluppi veicolo-motore.
Nel dettaglio, il presente progetto di R&S mira a sviluppare, in modo integrato e sinergico, soluzioni innovative in grado di efficacemente rispondere a:
1) le problematiche di sviluppo tecnologico nell’ambito dei materiali e relative tecnologie di lavorazione per parti e componenti del veicolo al fine di conseguire una significativa riduzione di peso dello stesso con il miglioramento delle attuali prestazioni e dell’efficienza economico-produttiva.
2) le problematiche dei più diffusi sistemi di propulsione ibrida dove, oltre ai benefici di tale tipo di propulsione (sinergia tra trazione elettrica e trazione tradizionale) sarà possibile prevedere l’impatto ed i benefici della tecnologia C_Hybrid, che definisce una soluzione originale di architettura di motopropulsione ibrido serie, abbinata alle soluzioni tecnologiche di alloggiamento batterie e di riduzione dei pesi insieme a modelli e logiche di controllo evolute per il controllo della propulsione ibrida e dei componenti ad essa connessi.
Le soluzioni proposte a tali problematiche sono concorrenti per lo sviluppo di nuovi sistemi di mobilità e si autosostengono: da un lato, la possibilità di un’applicazione diffusa della propulsione elettrica unita al propulsore termico richiede notevoli sforzi in termini di alleggerimento veicolo, dall’altro, la sostenibilità economica della produzione di veicoli e/componenti veicoli in materiali compositi richiede, oltre alla ricerca di più efficienti tecnologie di produzione, la disponibilità da parte del mercato a riconoscere un premium-price giustificato dai risparmi futuri in termini di carburante e minori esternalità che i veicoli ibridi ed elettrici possono garantire.
Di qui la necessità, contemplata nel presente progetto, di individuare possibili soluzioni di integrazione dei risultati dell’alleggerimento con quelli dell’ibridizzazione, al fine di conseguire significativi risultati di maggiore efficienza nel medio- lungo periodo.
LIMS
Sviluppo e dimostrazione su scala regionale di una Piattaforma Aperta di Servizi B2B (LIMS – Logistic Information Management Services) per l’armonizzazione della gestione dei processi di natura commerciale nella filiera logistica portuale ed interportuale integrata
L’obiettivo principale del Progetto LIMS è lo sviluppo e dimostrazione su scala regionale di una Piattaforma Aperta di Servizi, che consenta, sulla base di un modello unificato dei processi portuali ed interportuali, la gestione armonizzata, digitalizzata ed efficiente delle informazioni di natura commerciale da parte delle Autorità competenti e degli utenti pubblici e privati operanti nella filiera integrata della logistica portuale ed interportuale. In particolare la Piattaforma LIMS sarà sviluppata considerando la componente principale B2B (Business to Business) che definisce le transazioni di natura commerciale tra utenti non istituzionali. In questo caso, si definiranno sia i flussi informativi richiesti dai vari attori in gioco sia le interfacce più idonee per realizzare gli scambi di informazione. Il progetto si inserisce nel quadro più ampio della digitalizzazione dei processi della Pubblica Amministrazione e della razionalizzazione e standardizzazione della gestione dei trasporti a livello nazionale, intendendo di fatto sperimentare a livello pilota in Regione Campania la componente di sevizio B2B della futura National Single Window per i trasporti marittimi che dovrà essere implementata, in recepimento della Direttiva Europea 2010/65 entro il 2015 a livello nazionale ed istituzionale. La Piattaforma LIMS offrirà, verso gli utenti della Comunità Portuale, i seguenti servizi cardine:
Lo sviluppo della Piattaforma nelle sue componenti Hardware/Software si basa sulla generazione di un Modello Armonizzato che consentirà lo studio di soluzioni relative a tutti gli aspetti di scambio di informazioni e documenti (flussi informativi) tra la moltitudine di attori coinvolti nei processi logistici i quali differiscono tra la realtà del sistema Porto e il sistema Interporto. In entrambi i casi la Piattaforma rappresenterà l’unica interfaccia verso i quali gli utenti potranno rivolgersi per ottenere servizi di tipo commerciale. Nel caso specifico della filiera logistica campana i nodi si configurano principalmente come centri di trasporto intermodale strada-mare (porto di Napoli e Salerno) e strada-ferrovia (interporti di Nola, Marcianise e Salerno). Tale Modello sarà in grado di rappresentare i differenti cicli dei processi logistici, in funzione dello scambio di messaggi fra gli attori della comunità portuale/interportuale e sulla base dei sistemi info-telematici da essi utilizzati. Una volta completato, esso fornirà tutti gli elementi per identificare, definire e sviluppare i Servizi B2B (Business to Business) e B2A (Business to Administration) da offrire agli attori coinvolti nella filiera logistica. Ø The last target is to develop a simple, effective and user friendly connection system between the cylinder and the adapters, as explained before, to improve the stiffness characteristics of the system.
MODISTA
Soluzioni innovative per il Monitoraggio e la Diagnostica preventiva di infrastrutture e flotte di veicoli da remoto al fine di elevare i livelli di disponibilità, efficienza e sicurezza dei siSTemi ferroviAri
L’utilizzo sempre più diffuso del sistema di trasporto ferroviario quale modalità di trasporto smart and green (in linea con le direttive europee per la mobilità sostenibile contenute in HORIZON 2020) ha portato, negli ultimi anni, ad una spinta sempre più crescente verso lo studio di soluzioni tecnologiche e metodologiche volte a prevenire fenomeni di minaccia alla safety ferroviaria e all’ambiente circostante e che, nel contempo, richiedano investimenti e costi contenuti.
Una delle leve per perseguire l’incremento della safety e contemporaneamente una riduzione dei costi operativi è l’ottimizzazione del monitoraggio e della diagnostica. Ad esempio, tra gli approcci promettenti, spesso si include quello della ottimizzazione delle procedure operative di manutenzione. Nello specifico, per ottimizzare la manutenzione, si passa da una procedura manutentiva preventiva, che avviene a intervalli di tempo predefiniti, ad una manutenzione basata sulle condizioni, che adatta gli interventi di manutenzione alla condizione reale (di usura) dei componenti. Per ottenere tali risultati risultano determinanti un opportuno livello di aggiornamento e di qualità delle informazioni sulla condizione corrente dell’infrastruttura, dei veicoli e delle aree interessate. In questo contesto con tale progetto si intende studiare, definire e proporre soluzioni (tecnologiche e metodologiche) innovative per il:
Monitoraggio dell’infrastruttura ferroviaria e delle aree limitrofe: È opportuno ricordare che le infrastrutture, in generale, subiscono un danneggiamento continuo nel tempo, causato da pesi propri, carichi permanenti e dalle azioni ambientali, ed uno discontinuo, causato dagli eventi di più oneroso impegno strutturale, quali sismi, carichi accidentali particolarmente severi, smottamenti e subsidenza. In ragione di ciò si può immaginare che le strutture percorrano un cammino involutivo che, nel tempo, ne peggiora le prestazioni e di conseguenza abbassa il livello di sicurezza globale. A queste azioni continue e discontinue “lente” si aggiungono le azioni di tipo dinamico trasmesse alle infrastrutture da vibrazioni naturali e indotte, ad esempio dal passaggio dei veicoli. Considerando un periodo sufficientemente lungo queste azioni possono dare luogo a fenomeni di fatica, che possono determinare il cedimento dell’elemento strutturale senza che sia stato mai superato il valore di resistenza del materiale.
Le infrastrutture ferroviarie sono tipicamente soggette:
• sia a fenomeni di deformazione caratterizzati da dinamiche evolutive di tipo “lento” (ad es. le frane o la perdita di parallelismi dei binari)
• sia a fenomeni dinamici quali le deformazioni dovute alle vibrazioni indotte dal passaggio dei veicoli ferroviari. La prima fenomenologia si presta ad essere in principio convenientemente monitorabile (si parla di monitoraggio statico) attraverso tecnologie di telerilevamento satellitare che prospettano monitoraggi aggiornati temporalmente con cadenza settimanale ma sinottici, ovvero relativi ad estese aree di territorio (centinaia di chilometri quadrati). Nel progetto viene proposto un monitoraggio da remoto realizzato mediante l’applicazione di opportuni algoritmi alle immagini radar raccolte dalla costellazione italiana di satelliti COSMO/SkyMed che consente di rilevare spostamenti e deformazioni di determinati punti a terra (stabili in termini di fase radar e riconducibili presumibilmente a realtà fisiche come parti infrastrutturali e perciò indicativi dell’assetto della linea ferroviaria). La metodologia si candida a garantire intrinsecamente il rispetto (o quantomeno a supportare la verifica) dei livelli di sicurezza imposti dalle normative vigenti e dai regolamenti degli esercenti ferroviari.
Ad integrazione del sistema proposto, per monitorare la seconda fenomenologia, verranno utilizzati dei sistemi di monitoraggio alternativi con sensoristica accelerometrica a tecnologia MEMS (Micro Electro-Mechanical Systems), installata direttamente in campo che restituiscono la risposta dinamica dell’infrastruttura o dell’area territoriale osservata. Tale sistema consentirà, ad esempio, di stimare l'influenza di un singolo convoglio sull'infrastruttura monitorata identificando quindi le composizioni treno più critiche per l'infrastruttura. Verrà, inoltre, formulato un adeguato modello del sistema di misura (modello della misurazione) per la valutazione della qualità delle misure sia sul sistema dinamico operante "in locale" sia su quello basato su tecnologie satellitari. Infine si definirà un criterio per confrontare i dati rilevati dal sistema di monitoraggio satellitare con quello utilizzante la sensoristica accelero metrica.
Monitoraggio dei convogli ferroviari mediante telecamere lineari veloci: Per scongiurare guasti e/o situazioni di pericolo per i rotabili e di conseguenza per l’infrastruttura, con tale progetto si propone lo studio di un sistema di “visual inspection” basato su telecamere lineari veloci. Le telecamere utilizzate nella proposta, dotate di opportuno illuminatore all’InfraRosso (IR), costituiscono un elemento innovativo per le applicazioni ferroviarie; esse sono installate nel Portale MultiFunzione di RFI di Sezze Romano attualmente in fase di pre-esercizio. L’obiettivo è quello di osservare parti strutturali e componenti meccanici del materiale rotabile e diagnosticarne eventuali anomalie (es. molle dei carrelli, balestre, parti di sottocassa danneggiate, elementi disassati, etc...) che possano compromettere la disponibilità e la sicurezza del rotabile e dell’infrastruttura. Tali anomalie saranno definite a partire dai requisiti forniti dagli Utenti finali e dalla tipologia di veicoli che si intende analizzare. Per tale attività risulta necessario definire e studiare degli algoritmi innovativi che consentano di comparare le immagini acquisite dalle telecamere con i relativi modelli ideali. Per uno sviluppo successivo, le informazioni acquisite, DA TERRA con telecamere lineari veloci DA REMOTO con radar-satelliti in questo modo, sono utilizzabili anche ai fini della prognostica (previsione dei guasti basata sull'utilizzazione corrente del prodotto). Difatti, l'approccio tradizionale di manutenzione basato sulle ore o sul chilometraggio trascura una variabile chiave: come viene effettivamente usato il prodotto.
Monitoraggio dello stato delle merci: L’obiettivo è quello di realizzare una piattaforma costituita da un sistema di bordo e uno di terra per il monitoraggio dello stato delle merci e, in particolare di merci pericolose o che possano essere considerate tali in determinate condizioni. La piattaforma da realizzare intende prevenire gli incidenti e incrementare la safety (ad esempio, perdite di liquidi tossici in aree densamente popolate) e, incrementare anche gli aspetti di security (ad es. mediante un monitoraggio continuo dei carri sarebbe possibile ridurre i tempi di intervento dei “first responders” a seguito di un attacco terroristico sul treno).
Il Sistema di bordo sarà costituito da:
• Una centralina per l’acquisizione dei dati raccolti dai sensori installati sul carro e per la successiva pre elaborazione con lo scopo di ottenere un dato aggregato utilizzabile dal centro di controllo.
• Un modulo di comunicazione wireless, per inviare i dati acquisiti al centro di controllo. Si valuterà se inviare i dati direttamente al centro oppure se servirsi di un sistema di raccolta lungo linea.
• Un modulo per la geolocalizzazione del carro a partire dal quale potranno essere confezionati diversi servizi utente, quali la tracciabilità ed i tempi di sosta del carro merci. Inoltre dotando ogni carro, o parte dei carri, del convoglio di tali moduli di geo-localizzazione sarà possibile, verrà studiato un modello di triangolazione satellitare, attraverso il quale ottenere informazioni sull’integrità del convoglio (integrity train).
• Un sistema di alimentazione. A causa dell’assenza di un’alimentazione elettrica a bordo dei carri merci verrà studiata, progettata e realizzata una soluzione stand-alone per l’alimentazione della centralina e dei moduli mediante un sistema di energy-harvesting e di accumulo dell’energia non invasivo dimensionato in funzione della richiesta energetica del sistema di bordo. La sfida è studiare un sistema di bordo che possa, a regime, essere facilmente adattato alle diverse tipologie di famiglie di carri. Verrà effettuato uno studio statistico ad hoc per individuare quale tipologia di carro, tra quelli che trasportano merci pericolose, sia potenzialmente più pericolosa per la sicurezza ferroviaria ma soprattutto per la vita umana in generale e su questo verrà dimostrata la fattibilità della soluzione. Il sistema di terra è rappresentato dai dispositivi, eventualmente posizionati anche lungo linea, per lo scarico e l’invio dei dati, in un opportuno formato, ad un centro di controllo per essere poi processati e restituiti all’End User.
Monitoraggio prognostico di flotte di veicoli ferroviari e scambio dati operatore veicolo: Tutti i dati di monitoraggio di esercizio sono raccolti a bordo di ogni veicolo della flotta, trasmessi ad un server a terra e confrontati a livello di flotta e di periodi di esercizio. A partire dalle competenze specialistiche, e impiegando correlazioni statistiche, saranno definiti gli algoritmi prognostici utili a massimizzare la disponibilità della flotta e razionalizzare DA BORDO TRENO con centraline multifunzione gli interventi di manutenzione. Le infrastrutture di bordo e di terra sono impiegate anche per realizzare un sistema di raccolta e scambio dati tra l’operatore ferroviario ed il cliente finalizzato al miglioramento della qualità del servizio ed alla ottimizzazione dei costi di esercizio, offrendo peraltro funzioni di safety e con valenza sociale.
NEMBO
Studio e sperimentazione di sistemi iNnovativi “EMBedded” caratterizzati da elevata efficienza per applicazioni ferrOviarie
Nelle recenti strategie comunitarie ed europee lo spostamento modale verso sistemi di trasporto smart e green, quali quello su rotaia, è un presupposto fondamentale e grande enfasi viene data all’introduzione di componenti innovativi atti a realizzare un rinnovamento tecnologico nei sistemi attualmente utilizzati.
In generale i sistemi di trasporto ferroviari sono caratterizzati da un’elevata complessità strutturale e da componenti funzionali che devono garantire prestazioni sempre migliori, assicurando elevati standard di sicurezza ed affidabilità. Da ciò deriva una continua spinta all’introduzione di moderne tecnologie che possano potenziare ed incrementare l’efficienza e la sicurezza di tali sistemi.
In tale scenario il progetto “NEMBO” mira allo studio ed all’introduzione di sistemi embedded ad alte prestazioni ed affidabilità per conseguire il trend di rinnovamento tecnologico richiesto nel settore ferroviario. Tale studio sarà mirato ad intervenire in maniera trasversale ai diversi sottosistemi utilizzati per la gestione della circolazione ferroviaria e pertanto i temi di ricerca che saranno perseguiti ed affrontanti nel progetto sono:
Per quanto riguarda il primo punto, negli attuali sistemi ferroviari, soprattutto in ambito urbano, sono ancora diffuse tecnologie analogiche che non consentono elevate prestazioni, e che richiedono costanti interventi manutentivi ed elevati costi di gestione. E’ quindi necessaria una traslazione verso soluzioni innovative di tipo embedded ottimizzate in termini di hardware e software, in grado di incrementare la sicurezza, l’efficienza e nel contempo che consentano un abbattimento dei costi di gestione dell’impianto; a tal fine si propone lo studio di sistemi embedded innovativi per il comando e controllo degli enti ferroviari al fine di incrementarne l’efficienza.
Nell’ambito delle tecnologie embedded, inoltre, si intende studiare e definire un sistema di misura accelerometrico MEMS che consenta di ottenere migliori prestazioni in termini di accuratezza e affidabilità, di ridurre i costi e di superare il problema della pendenza non nota della linea e dei disturbi dovuti ad ulteriori contributi esterni, quali vibrazioni e accelerazioni laterali in curva, rispetto ai sensori accelerometrici utilizzati negli attuali sistemi di bordo di tipo Automatic Train Control/Protection (ATC/ATP). A tal fine, a valle della definizione degli opportuni modelli di studio, saranno definiti gli algoritmi di data-fusion per la compensazione dell’errore e per ottenere l’informazione accelerometrica nella direzione di interesse.
Per quanto riguarda il terzo punto, nell’ambito della proposta progettuale relativa alle tecnologie embedded, si intende studiare e definire una piattaforma innovativa basata su architetture multi-core commerciali da utilizzare in applicazioni safety-critical, che possa garantire maggiori performance in termini di sicurezza, affidabilità ed elaborazione dati dei sistemi di gestione della circolazione ferroviaria. La nuova architettura sarà caratterizzata da un sistema multi-core, in sostituzione delle attuali schede a monoprocessore utilizzate, che consentirà di concentrare sulla stessa scheda sia funzioni definite “vitali” che “non vitali”; il controllo dei core sarà gestito in maniera indipendente tramite opportuno “gestore di core” che garantirà la non intrusività del core “non vitale” sul core “vitale”. Saranno, inoltre, definite le caratteristiche strutturali, funzionali e i requisiti di operatività “real time di un’architettura di “Treno Full Ethernet” che utilizzi il bus ethernet”, con il vantaggio di avere un’unica rete integrata, con capacità di trasmissione delle informazioni notevolmente superiore al bus MVB attualmente utilizzato e caratterizzata da maggiore efficienza, accoppiata a sistemi di bordo più performanti grazie alla integrazione con la rete “full-ethernet” e all’utilizzo di nuove tecnologie, quali quella dei componenti elettronici a tecnologia SiC a basse perdite. La maggiore disponibilità di informazione consentirà l’integrazione dei principali sottosistemi del veicolo nella rete full-ethernet, al fine di migliorare le prestazioni e ridurre il consumo energetico. L’utilizzo di tecnologie innovative di tipo embedded, dunque, sarà applicabile nei diversi contesti del settore ferroviario analizzati; le innovative architetture strutturali e i nuovi componenti proposti garantiranno una gestione sicura della circolazione ferroviaria, caratterizzata da maggiori performance, nel rispetto dei vincoli di safety, consentendo l’utilizzo di componenti di tipo COTS (Commercial Off-The-Shelf), facilmente accessibili e acquistabili.
