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Industria 2015 – Bando Mobilità Sostenibile Progetto MS01_00027 SIFEG - Sistema Integrato trasporto merci FErro-Gomma

Ing. Maria Pia Valentini

06/06/2014 Workshop SIFEG – Giugno 2014 Slide 2

• IL Laboratorio di Robotica dell’ENEA, con sede nel Centro Casaccia(Roma), conduce attività di ricerca nel campo della RoboticaAutonoma dal 1984, sviluppando competenze in: Sistemi Intelligenti diGuida e Controllo di veicoli autonomi, Sistemi di Supervisione,Interfaccia Uomo-Robot, Tele-manipolazione, Sensoristica

• Il Servizio Mobilità Sostenibile dell’ENEA, con sede nel Centro Casaccia(Roma), conduce attività di ricerca e di agenzia nel campo dei Trasportie della Logistica, sviluppando modelli per la simulazione, la gestione el’esercizio di sistemi di trasporto passeggeri e merci


CTL (Centro di Ricerca per il Trasporto e la Logistica), istituito nel 2003 con il titolo di Centro Universitario di Eccellenza, a seguito di un bando nazionale del MIUR. Dal Novembre 2006 il CTL è un Centro di Ricerca interdipartimentale dell’Università “Sapienza” di Roma. Aree di competenza specialistica:• ICT per la Mobilità• Logistica e Trasporto Merci• Mobilità Sostenibile• Sicurezza Stradale• Veicoli e Sistemi Innovativi

DEEP BLUE S.r.l. (http://www.dblue.it), società di consulenza con sede a Roma che sioccupa di fattori umani e sicurezza offrendo soluzioni esperte nel campo del trasportoaereo e pubblico nonchè all'industria. E' comproprietaria con ENEA della metodologiaper la risoluzione autonoma dei conflitti nel traffico aereo

Workshop SIFEG – Giugno 2014

L’attività ENEA/TRAIN connessa allo sviluppo del sottosistema SIOTI è stata mirata all’analisi dell’handling terminalistico interportuale e delle operazioni svolte dai veicoli stradali all’interno del sedime interportuale, allo scopo di:• Schematizzare i connessi problemi di ottimizzazione dell’uso delle

risorse • Proporre algoritmi risolutivi e supportarne le fasi di

implementazione informatica e testing


• Numerosità soggetti coinvolti• Variabilità dei contesti applicativi• Mancata programmazione degli arrivi lato strada• Disomogeneità dimensionale delle UTI• Esiguità degli spazi di stoccaggio• Ridotta capacità di penetrazione delle gru negli stock


Due step: 1. programmazione ottimale delle operazioni terminalistiche e

dei veicoli stradali all’interno dell’area interportuale (ottimizzazione);

2. soluzione di eventuali conflitti che si dovessero verificare nel caso di eventi imprevisti nella fase di programmazione (recovery).


FILE

RIGHE

LIVELLI

10’

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LIVELLI

10’Workshop SIFEG – Giugno 2014

Contenuto informativoElemento Posizione Caratteristiche dimensionali Caratteristiche prestazionali Voci di costo

Area Stoccaggio Coordinate spaziali singole celle

Numero Righe

Numero File

Numero Livelli

Stato occupazione singole celle

Gru Coordinate spaziali posizione iniziale Spazi manovra

Capacità di impilaggio

Profondità di presa

N°movimenti ora

N°movimentazioni contempor.

Consumi energetici

Usura pneumatici

UTI Coordinate spaziali

Lunghezza

Altezza

Pieno/vuoto

Peso

Posizione nel treno

Impilabilità

Time arrivo/partenza

Codifica Merce pericolosa (Kemler/ ONU)

Integrità

Aree e corsie di movimentazione Coordinate spaziali nodi Estensione Limiti di velocità

Binari carico/scarico Coordinate spaziali Lunghezza Capacità

Treno in arrivo/partenza

Lunghezza

Numero carri Orario ingresso e uscita dal terminal

Carri in composizione a ciascun treno in arrivo o in partenza

Coordinate spaziali Lunghezza Capacità

Veicoli stradali Velocità Consumi carburante

Costo orario Workshop SIFEG – Giugno 2014

퐹.푂. = 푀푖푛(훼 ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ 퐶 푇푖푟푖 푥 + 훽∑ ∑ ∑ 퐶∈∈ 푥 +훾(max

∈∑ 푡 푥 − 푇 )

Programmazione intera booleana (Tadei, Della Croce, 2002) di classe NP-hard


Si individuano tre sottoproblemi:• Un tipico problema di ottimizzazione delle percorrenze di una flotta

veicolare (in questo caso le gru), che può essere assimilato ad un classico VRP con l’aggiunta di alcuni vincoli sulla sequenza dei punti da raggiungere

• La minimizzazione della somma dei costi associati ai tiri-gru parassiti

• La minimizzazione dei tempi di produzione di un impianto, a risorse assegnate

Una strategia corretta di ottimizzazione deve prevedere la risoluzione contemporanea dei tre problemi

Su due livelli:• I (globale): soluzione del VRP mediante GA (genetic

algorythm)

• II (locale): soluzione del reshuffling mediante brench&bound

N.B. Nel caso delle UTI da scaricare la posizione su carro costituisce un input del problema

Popolazione iniziale

Crossover

Mutazione

Fitness

Elitismo

Matrice dei minimi tempi/costi di

percorso

Dati del problema

NOSIEND


Il case-study definisce un dettagliato lay-out dell’interporto di riferimento che prevede un binario per il treno con le UTI in arrivo, un binario per il treno con le UTI in partenza e due baie di stoccaggio distinte per le UTI piene e quelle vuote:



• L’app SIOTI-Recovery, predisposta per dispositivi portatili, risolve i conflitti tra i mezzi(gru, veicoli stradali) in movimento nell’area dell’interporto (terminal e sedime),suggerendo ai conducenti percorsi alternativi o, ove possibile, sequenze diverse dicarico/scarico rispetto a quelle stabilite dalla programmazione

• Ciò comporta una “degradazione” accettabile delle prestazioni del Sistema Interporto,evitando degenerazioni peggiori

• L’app si basa sull’utilizzo di un algoritmo distribuito basato sul paradigma dei sistemiMulti-Agente, già utilizzato in ambito aeronautico

• Il modello utilizza i dati della pianificazione e della strumentazione a bordo peridentificare i veicoli, i container e la loro posizione. I dati sono processati in tempo realeper individuare le variazioni di traiettorie (spaziali e temporali) per evitare interferenze

• Lo sviluppo del SW sui sistemi portatili e del simulatore di scenario con relativainterfaccia Uomo-Macchina è stato condotto dalla società Deep Blue S.r.l.



Il dimostratore prevede tre principali funzionalità:• una funzione di “navigazione di base”: permette di visualizzare il percorso, fornito come input dal

sistema SIOTI-Ottimizzazione, su di una mappa precaricata dell’Interporto, fornendo un’interfacciadi navigazione usabile che tiene conto delle esigenze di un utente impiegato nella guida di un mezzopesante;

• una funzione di “visualizzazione traffico”: permette la visualizzazione della posizione in tempo realedegli altri mezzi che si muovono all’interno dell’interporto sulla stessa interfaccia che mostra ilpercorso sulla mappa. Questa funzionalità permette al guidatore di avere una maggiore visibilità del“traffico” e di eventuali problematiche di circolazione interna.

• Una funzione di “risoluzione conflitti”: nel caso in cui il sistema identifichi, in tempo reale,l’insorgere di un problema lungo il percorso da seguire (ad esempio impraticabilità di una corsia acausa di un mezzo fermo), suggerisce al guidatore una deviazione dal percorso originario, che glipermetta di aggirare il problema e di arrivare a destinazione. Tale deviazioni è scelta dall’algoritmodi risoluzione dei conflitti in modo coordinato tra gli agenti coinvolti, affinché le modifiche alpercorso decise in tempo reale per uno di essi non vadano a penalizzare gli altri.



Applicazione sulla viabilità dell’interporto di Bologna


Funzionalità di Visualizzazione Traffico


Grazie per l’attenzione06/06/2014 Slide 21Workshop SIFEG – Giugno 2014

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