DE102021002241A1 - Autonomous and/or highly electrified transport system for transporting goods with divisible containers or load carrier units - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Transportsystem und ihre Einzelkomponenten zur Steigerung der Transporteffizienz für Waren im Güterverkehr. Die vorliegende Erfindung bietet insbesondere eine technische Lösung mittels modularen Ladungsträgereinheiten (2) für den Einsatz von hoch autonom fahrenden Nutzfahrzeugen (1) oder Diesel- oder Wasserstoff- oder Batterieelektrisch betriebenen Fahrzeugen im Fernverkehr (3) und den rein batterieelektrisch betriebenen oder manuell gelenkten Nutzfahrzeugen im Verteiler- (4) und/oder Stadtverkehr (5). Die Ladungsträgereinheiten können mittels elektrisch oder pneumatisch arbeitenden Schlössern sowohl mit dem Fahrzeugchassis als auch untereinander verbunden werden. Sie sind in einer bevorzugten Ausführungsform mit elektrisch ausklappbaren Standfüßen (A), einem integrierten Telematikmodul samt Sende- und Empfangseinheit mittels Mobilfunknetzwerk (B), elektrisch arbeitenden Rolltoren (C) und integrierten Sensoren im Innenraum (D) ausgerüstet.The present invention relates to a transport system and its individual components for increasing the transport efficiency for goods in goods traffic. In particular, the present invention offers a technical solution using modular load carrier units (2) for the use of highly autonomous commercial vehicles (1) or diesel, hydrogen or battery-electric vehicles in long-distance transport (3) and purely battery-electric or manually steered commercial vehicles in Distribution (4) and/or city traffic (5). The load carrier units can be connected to the vehicle chassis and to each other by means of electrically or pneumatically operated locks. In a preferred embodiment, they are equipped with electrically foldable feet (A), an integrated telematics module including a transmitter and receiver unit using a mobile network (B), electrically operated roller doors (C) and integrated sensors in the interior (D).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Transportsystem und ihre Einzelkomponenten zur Steigerung der Transporteffizienz für Waren im Güterverkehr. Die vorliegende Erfindung bietet insbesondere eine technische Lösung für den Warentransport mittels hoch autonom fahrenden Fahrzeugen oder Dieselbetriebene oder Batterie- oder Brennstoffzellenelektrisch betriebenen Nutzfahrzeugen im Fernverkehr und den batterieelektrisch betriebenen und/oder manuell gesteuerten Nutzfahrzeugen im Verteiler- und Stadtverkehr unter Einsatz entsprechend konzipierter Ladungsträgereinheiten bzw. Container zur Vermeidung von Ladungsumschichtung und/oder automatisierten Ladungswechsel.The present invention relates to a transport system and its individual components for increasing the transport efficiency for goods in goods traffic. The present invention offers in particular a technical solution for the transport of goods by means of highly autonomous vehicles or diesel-powered or battery-powered or fuel cell-powered commercial vehicles in long-distance traffic and battery-powered and/or manually controlled commercial vehicles in distribution and city traffic using appropriately designed load carrier units or containers to avoid charge shifting and/or automated gas exchange.
Durch immer strengere Umweltauflagen weltweit und insbesondere in der Europäischen Union, sowie bei Bund, Ländern, Städten und Gemeinden (z.B. Einfahrverbote und generelle Fahrverbote, stringentere Abgasnormen) werden sich bestehende Transport- und Logistiksysteme in Zukunft: radikal wandeln. Gleichzeitig wird eine Vervierfachung des weltweiten Güterverkehrs bis 2050 prognostiziert, was sowohl bestehende Frachtwege und Lieferketten als auch internationale Klimaziele vor signifikante Herausforderungen stellt. Die Elektrifizierung der Fahrzeuge bietet eine Möglichkeit der Emissions- und CO2-ReduzierungDue to increasingly strict environmental regulations worldwide and especially in the European Union, as well as at federal, state, city and local level (e.g. entry bans and general driving bans, more stringent emission standards), existing transport and logistics systems will change radically in the future. At the same time, global freight traffic is forecast to quadruple by 2050, which poses significant challenges to both existing freight routes and supply chains and international climate targets. The electrification of vehicles offers an opportunity to reduce emissions and CO 2
Allerdings sind der Energiedichte von Batterien in batterieelektrischen Fahrzeugen trotz Entwicklungserfolge der letzten Zeit chemische und physikalische Grenzen gesetzt. Batterien können daher nicht die Energiedichte von Wasserstoff und/oder Benzin und Diesel erreichen. Der Energiebedarf von schweren Nutzfahrzeugen, insbesondere im Fernverkehr, kann durch Batterien nicht abgedeckt werden, da das Batteriegewicht zu hoch und die Nutzlast zu niedrig wären. Ein Langstrecken-40t-LKW mit einer Reichweite von 1000km würde selbst mit modernster Batterietechnologie weit über 10t Batterien mit sich führen müssen. Hierbei ist die Kostenproblematik und die Ladezeit noch nicht einmal berücksichtig. Deshalb werden im Fernverkehr weiterhin Diesel betriebenen Nutzfahrzeuge und auf längere Sicht mit Wasserstoff betriebene Nutzfahrzeuge zum Einsatz kommen.However, despite recent development successes, the energy density of batteries in battery electric vehicles is subject to chemical and physical limits. Batteries therefore cannot reach the energy density of hydrogen and/or petrol and diesel. The energy requirements of heavy commercial vehicles, especially in long-distance transport, cannot be covered by batteries because the battery weight would be too high and the payload would be too low. A long-distance 40t truck with a range of 1000km would have to carry well over 10t of batteries, even with the most modern battery technology. The cost problem and the loading time are not even taken into account. For this reason, diesel-powered commercial vehicles will continue to be used in long-distance transport and, in the long term, hydrogen-powered commercial vehicles.
Jedoch werden nur noch emissionsfrei arbeitende Fahrzeuge zur Einfahrt in Städten berechtigt sein. Dies ist eine Problemstellung der vorliegenden Erfindung.However, only zero-emission vehicles will be allowed to enter cities. This is a problem of the present invention.
Eine weiterer technischer Trend ist insbesondere beim Transportgewerbe abzusehen: Zur weiteren Effizienzsteigerung wird die Automatisierung (autonomes Fahren) von Nutzfahrzeugen weiter vorangetrieben. Während bei Personenkraftwagen autonome Fahrfunktionen nebst der erhofften Steigerung der Sicherheit vor allem als Komfortfunktion zu sehen ist, werden bei Nutzfahrzeugen erhebliche Kosteneinsparungen zu einem radikalen Wechsel führen, sobald die gesetzlichen Rahmenbedingungen geschaffen sind. Insbesondere auf Fernverkehrsstrecken sind die heutigen Sensorsysteme, basierend auf optischen Systemen mit Bildauswertung sowie Sensorsysteme basierend auf Radar (RAdio Detection and Ranging) und Lidar (Light Detection and Ranging) ausreichend sicher. Im Stadtverkehr jedoch ist die Komplexität um ein vielfaches höher und die Reaktionszeiten entsprechend kürzer. Während die autonome Fahrzeugführung im Überlandverkehr bereits möglich ist, wird der sichere voll autonome und fahrerlose Einsatz von Nutzfahrzeugen im Stadtverkehr erst später realisiert werden. Dies ist eine weitere Problemstellung der vorliegenden Erfindung.Another technical trend is foreseeable, especially in the transport industry: To further increase efficiency, the automation (autonomous driving) of commercial vehicles will be further promoted. While autonomous driving functions in passenger cars, along with the hoped-for increase in safety, are primarily to be seen as comfort functions, significant cost savings in commercial vehicles will lead to a radical change as soon as the legal framework is in place. Today's sensor systems based on optical systems with image analysis and sensor systems based on radar (RAdio Detection and Ranging) and lidar (Light Detection and Ranging) are sufficiently safe, especially on long-distance routes. In city traffic, however, the complexity is many times higher and the reaction times are correspondingly shorter. While autonomous vehicle guidance in intercity traffic is already possible, the safe, fully autonomous and driverless use of commercial vehicles in city traffic will only be realized later. This is another problem of the present invention.
Um eine nahtlose Übergabe der Ladung der vorhergenannten Trägerfahrzeuge im Fernverkehr auf Fahrzeuge im Verteiler- Stadtverkehr zu gewährleisten, muss ein autonom arbeitendes bzw. hoch automatisiertes Frachttransfersystem an Verkehrsknotenpunkten bereitgestellt werden. Der Kostenvorteil autonomer Fahrzeuge im Fernverkehr muss aus wirtschaftlicher Sicht durch automatisiertes Ab- bzw. Umladen aufrechterhalten werden. Die ist die zentrale und 3. Problemstellung der vorliegenden Erfindung.In order to ensure a seamless transfer of the load from the aforementioned carrier vehicles in long-distance traffic to vehicles in distribution city traffic, an autonomously working or highly automated cargo transfer system must be provided at traffic junctions. From an economic point of view, the cost advantage of autonomous vehicles in long-distance transport must be maintained through automated unloading and reloading. This is the central and 3rd problem of the present invention.
Eine noch höhere Anforderung ist die Problemstellung, das nicht nur Ab- und ggf. Aufladen automatisiert erfolgen sollte, sondern dass die Ladungsgröße eines Fernverkehrsfahrzeuges höher ist als bei Stadt- und Verteilerfahrzeugen.An even higher requirement is the problem that not only unloading and, if necessary, loading should be automated, but that the load size of a long-distance vehicle is larger than that of city and distribution vehicles.
Demzufolge ist die 4. Problemstellung der vorliegenden Erfindung ein Transportsystem bereitzustellen, welches ein automatisiertes Aufteilen der Fernverkehrsladung ermöglicht. Die im Folgenden genannten Ladungsträger implizieren dabei immer auch Ladungsträger die im klassischen Sinne als Container bezeichnet werden.Accordingly, the 4th problem of the present invention is to provide a transport system that enables automated splitting of the long-distance transport load. The load carriers mentioned below always also imply load carriers that are referred to as containers in the classic sense.
Ein entsprechendes Vorkonfektionieren der Großladung bzw. eine Befüllmöglichkeit zu schaffein für den zusammengesetzten Ladungsträger ist eine weitere (5.) Problemstellung und wird in einer Ausführungsform erläutert.A corresponding pre-assembly of the large charge or a filling possibility to create for the composite charge carrier is a further (5.) problem and is explained in one embodiment.
Die internationale Logistikindustrie ist von einer Vielzahl abweichender Normen und Standards geprägt. So ist es z.B. nicht möglich, einen ISO-Container, der mittels Hochseefrachtschiffen transportiert wird, gleichmäßig mit Euro- oder GMA-Paletten zu beladen, da die internen Abmessungen des ISO-Containers dies nicht erlauben. Weiterhin werden spezielle Fahrgestelle benötigt um diese Container an Häfen mit schweren Lastkraftwagen aufzunehmen und zu Umschlagsplätzen im Inland zu transportieren.The international logistics industry is characterized by a large number of deviating norms and standards. For example, it is not possible to load an ISO container that is transported by ocean-going freighter evenly with Euro or GMA pallets because the internal dimensions of the ISO container do not allow this. Furthermore, special chassis are required for these containers picked up at ports with heavy trucks and transported to transhipment points inland.
Ein direkter Transport von ISO-Containern ins Stadtinnere ist aufgrund deren Abmessungen äußerst umständlich, ineffizient und die Ladung oftmals nicht ausreichend zur finalen Zustellung konsolidiert (die Ladung eines Containers wird oft in viele verschiedene Zielbereiche für den Weitertransport aufgeteilt). Folge dessen ist ein Umschlagen der Fracht in Verteilerzentren zum Weitertransport in Sattelaufliegern schwerer Lastkraftwagen oder in Wechselbrücken, die dann ein weiteres Mal in Logistikzentren zur finalen Auslieferung in kleinere Transporter umgeladen werden müssen.A direct transport of ISO containers into the city center is extremely cumbersome, inefficient and the load is often not sufficiently consolidated for the final delivery due to their dimensions (the load of a container is often divided into many different target areas for onward transport). As a result, the freight is transhipped in distribution centers for further transport in semi-trailers of heavy trucks or in swap bodies, which then have to be reloaded in logistics centers for final delivery in smaller vans.
Diese Inkompatibilität verschiedener Transportsysteme ist die 6. Problemstellung der erfindungsgemäßen Lösung. Diese Inkompatibilität führt zu einer überhöhten Komplexität innerhalb von Lieferketten (häufiges Umschlagen der Fracht) und ist damit von unnötigen Kosten, Emissionen und Umwegen gekennzeichnet.This incompatibility of different transport systems is the 6th problem of the solution according to the invention. This incompatibility leads to increased complexity within supply chains (frequent handling of freight) and is therefore characterized by unnecessary costs, emissions and detours.
Verschiedene Ausführungsformen der nachfolgenden Erfindung beschreiben Abmaße die zumindest Teile die Inkompatibilität egalisieren.Various embodiments of the invention below describe dimensions that at least partially offset the incompatibility.
Eine weitere zentrale 7. Problemstellung der erfindungsgemäßen Lösung ist, dass bestehende Transport, Hebe- und Fördereinrichtungen sowohl für die Schiffsfracht, Bahnverkehr als auch Straßengüterverkehr weiter genutzt werden können.A further central 7th problem of the solution according to the invention is that existing transport, lifting and conveying devices can continue to be used both for ship freight, rail traffic and road freight traffic.
Eine mangelnde Vernetzung der verschiedenen Marktteilnehmer und beschränkte Rückverfolgbarkeit von Frachtgut führt zu zahlreichen Leerfahrten und somit vermeidbarer Umweltbelastung aufgrund ineffizienter Auslastung bestehender Transportmittel.A lack of networking between the various market participants and limited traceability of freight leads to numerous empty runs and thus avoidable environmental pollution due to the inefficient utilization of existing means of transport.
Abschließende Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist zum Zwecke der Transporteffizienzsteigerung ein Logistik-Managementsystem bereitzustellen, welches eine effizientes Überwachen des Transportgutes ermöglicht; eine Einsatzsteuerung der Fahrzeuge und der Ladungsträger ermöglicht und vor allem das sogenannte „hacken‟, oder mit anderen Worten jegliche Manipulation des Datenstandes unterbindet.The final object of the present invention is to provide a logistics management system for the purpose of increasing transport efficiency, which enables efficient monitoring of the transported goods; enables deployment control of the vehicles and the load carriers and, above all, prevents the so-called "hacking", or in other words any manipulation of the data status.
Um die zuvor beschriebenen Einschränkung bestehender Transportsysteme zu überwinden, müssen ihre wesentlichen Komponenten überdacht werden:
- 1. Leichte, mittelschwere und schwere Nutzfahrzeuge werden überwiegend mit Dieselmotoren betrieben und können daher zukünftig nicht mehr innerstädtisch operieren. Sie müssen nach und nach durch Fahrzeuge mit emissionsfreien Antrieben ersetzt werden. Es müssen innovative Ansätze gefunden werden um diese Fahrzeuge konstant mit elektrischer Energie zu versorgen um eine hohe Kapitalauslastung zu gewährleisten (Vermeidung langer Ausfallzeiten durch Laden von Batterien).
- 2. ISO-Container, die sich in ihren wesentlichen Abmessungen seit ihrer Standardisierung durch die Internationale Seeschifffahrts-Organisation 1968 nicht mehr verändert haben, sind in zukünftigen Transportsystemen aufgrund ihrer inflexiblen Nutzung (Dimensionen) und fehlender Vernetzung ungeeignet.
- 3. Leichte, mittelschwere und schwere Nutzfahrzeuge benötigen spezielle Aufnahmevorrichtungen für Container oder andere Transportbehältnisse wie Wechselbrücken, welche untereinander nicht kompatibel sind. Es müssen Systeme entwickelt werden, die auf allen Transportwegen (Hochsee- und Binnenschiffsverkehr, Schienen- und Straßenverkehr) kompatibel sind.
- 4. Es besteht keine einheitliche Logistikplattform die alle Marktteilnehmer miteinander verbindet. Weiterhin besteht kein nachvollziehbarer Zusammenhang zwischen einer Transportleistung und dessen Energieverbrauch. Bestehende Abrechnungssysteme im Transportwesen sind intransparent für den Endkunden und geben keinen Aufschluss über die spezifische Umweltbelastung eines Transports. Es müssen transparente Abrechnungs- und Rückverfolgungssysteme entwickelt werden die nicht manipulierbar sind.
- 1. Light, medium and heavy commercial vehicles are predominantly operated with diesel engines and will therefore no longer be able to operate in inner cities in the future. They must gradually be replaced by vehicles with zero-emission drives. Innovative approaches must be found to constantly supply these vehicles with electrical energy in order to ensure high capital utilization (avoidance of long downtimes by charging batteries).
- 2. ISO containers, the essential dimensions of which have not changed since they were standardized by the International Maritime Organization in 1968, are unsuitable in future transport systems due to their inflexible use (dimensions) and lack of networking.
- 3. Light, medium and heavy commercial vehicles require special mounting devices for containers or other transport containers such as swap bodies, which are not compatible with each other. Systems must be developed that are compatible with all modes of transport (deep sea and inland waterway transport, rail and road transport).
- 4. There is no uniform logistics platform that connects all market participants. Furthermore, there is no comprehensible connection between a transport service and its energy consumption. Existing billing systems in the transport sector are not transparent for the end customer and do not provide any information about the specific environmental impact of a transport. Transparent billing and tracking systems that cannot be manipulated must be developed.
Die in diesem Patent beschriebene Erfindung versucht die wesentlichen zuvor beschriebenen Probleme bestehender Transportsysteme zu überwinden.The invention described in this patent attempts to overcome the essential problems of existing transport systems described above.
In der Fach- und Patentliteratur zum Stand der Technik konnten lediglich separate Ansätze zu den einzelnen Problemstellungen gefunden werden. insbesondere bzgl. der Ladungsträgeraufnahme konnten folgende Schriften recherchiert werden:
- Bezüglich der Container bzw. Ladungsträger ist zunächst die englische Patentanmeldung
GB2560729
- With regard to the container or load carrier, the English patent application is the first
GB2560729
Zahlreiche Patentschriften beziehen sich auf Schlösser, welche eine direkte Verbindung zweier Container untereinander - d.h. ohne den Nachteil eines Hilfsrahmens ermöglichen. Hierbei muss insbesondere die Patentschrift
Gebrauchsmusterschrift
Eine besonders innovative Patentschrift bezieht sich auf ein ebenfalls modulares Ladungsträgersystem, welches insbesondere für Ladungsträger bzw. Container für den intermodalen Verkehr mit besonderer Berücksichtigung der Luftfracht durchgeführt wurde.
Der Flugtransport wurde von der technischen Lösung gemäß vorliegender Patentanmeldung explizit ausgenommen (wenn auch möglich) da aus mechanischen Gesichtspunkten bei den entsprechenden Gewichtsvorgaben des Transportgutes und der Stapelfähigkeit (hohe Punktlasten, hohe Flächenpressung) die Ladungsträger nicht die erforderliche Gewichte erreichen können und insbesondere die bevorzugten Ausführungsformen mittels Energiespeicher (Batterien, Wasserstoff) für den Flugtransport nicht zulässig und zu schwer sind. Dimensionen, Ausführungsformen, mechanische Stabilität sind in
Die erfindungsgemäße Lösung der zu Beginn benannten Problemstellungen stellt sich wie folgt dar:
- Um die Problemstellung der geringen Energiedichte von Batterien für die Anwendung im Langstrecken-Güterverkehr zu lösen und den Sachverhalt der geringeren Komplexität für autonomes Fahraufgaben auf der Langstrecke zu nutzen wird nachfolgend eine Transportsystem vorgeschlagen, welches die Anwendung von rein batterieelektrischen und/oder manuell gesteuerter Nutzfahrzeugen in den Städten vorsieht, wohin gehend brennstoffzellenelektrisch oder per Diesel betriebene Nutzfahrzeuge im Überland- und Fernverkehr vorgesehen sind. Erfindungsgemäss wird ebenfalls ein Fernverkehrsfahrzeug vorgeschlagen welches batterieelektrisch ausgeführt ist, jedoch zusätzliche Energie für den Vortrieb aus zusätzlichen Batterien der Ladungsträger erhält und somit die notwendige Reichweite eines Fernverkehrsfahrzeuges erzielen kann.
- In order to solve the problem of the low energy density of batteries for use in long-distance freight transport and to use the fact of the lower complexity for autonomous driving tasks on long-distance, a transport system is proposed below, which allows the use of purely battery-electric and/or manually controlled commercial vehicles in the cities in which direction fuel cell-electric or diesel-powered commercial vehicles are to be used in intercity and long-distance transport. According to the invention, a long-distance vehicle is also proposed which is battery-electric, but receives additional energy for propulsion from additional batteries of the charge carrier and can thus achieve the necessary range of a long-distance vehicle.
Die damit verbundene Notwendigkeit der vorzugsweise automatisierten Ladungsübergabe und Ladungsaufteilung wird wie folgt gelöst:
- Ein neuartiger Ladungsträger ist zentraler Bestandteil der erfindungsgemäßen Lösung.
- A new type of charge carrier is a central component of the solution according to the invention.
Der Ladungsträger ist modular aufgebaut und lässt sich vollautomatisch mittels elektrischer oder pneumatischer Verriegelungseinrichtungen zu größeren Einheiten verbinden. Die Verbindung des Ladungsträgers zum Fahrgestell des Trägerfahrzeugs findet ebenfalls automatisch mittels elektrisch oder pneumatisch arbeitender Drehschlösser („Twistlocks“) statt. Eine bevorzugte Anwendungsform des Ladungsträgers verfügt dabei über Stützbeine an den Seiten, die manuell oder automatisch heruntergeklappt werden können. Das Trägerfahrzeug kann dann durch Unterfahren des Ladungsträgers und Belüften der Bälge der Luftfederung eine Verbindung mit dem Ladungsträger herstellen. Alternativ kann der Ladungsträger auf Lafetten befördert werden, wie sie beispielsweise für Wechselbrücken bereits im weitflächigen Einsatz sind. Die Aufnahme der Ladungsträger kann auch über externe Hebeeinrichtungen stattfinden.The load carrier has a modular structure and can be connected to form larger units fully automatically using electrical or pneumatic locking devices. The load carrier is also automatically connected to the chassis of the carrier vehicle by means of electrically or pneumatically operated rotary locks (“twist locks”). A preferred form of application of the load carrier has support legs on the sides that can be folded down manually or automatically. The carrier vehicle can then establish a connection with the load carrier by driving under the load carrier and venting the bellows of the air suspension. Alternatively, the load carrier can be transported on carriages, such as those already in widespread use for swap bodies. The load carriers can also be picked up using external lifting devices.
Eine bevorzugte Ausführungsform ist der erfindungsgemäße Ladungsträger welcher über ein Verriegelungs-Grundmaß von 5820 mm verfügt und damit ohne Umrüsten mit Hilfe von ISO-Container- oder Wechselbrückenchassis transportierbar ist. Der Ladungsträger ist kranbar für den Einsatz auf Schienenfahrzeugen und verfügt in bestimmten Konfigurationen über einen verstärkten Rahmen, der ihn z.B. für den Hochseeschiffsverkehr stapelbar macht.A preferred embodiment is the load carrier according to the invention, which has a basic locking dimension of 5820 mm and can therefore be transported without conversion using ISO container or swap body chassis. The load carrier can be craned for use on rail vehicles and, in certain configurations, has a reinforced frame that makes it stackable, e.g. for ocean shipping.
Dieser Ladungsträger ist durch folgende Abmessungen und Nutzlast charakterisiert:
Der Ladungsträger verfügt über elektrische Rolltore auf beiden Verbindungsseiten, um eine Durchlademöglichkeit zu bieten wenn 2 oder 3 Module miteinander verbunden sind um eine größere Einheit zu bilden. Es sind ebenfalls Ausführungsformen angedacht die Batterien, vorzugsweise im Ladungsträgerboden, aufweisen, um dem batteriebetriebenen Transportfahrzeug eine höhere Reichweite zu ermöglichen, und/oder während der Standzeit beim Kunden ohne Fahrzeug geladen werden zu können ohne kostspielige Standzeit des Fahrzeugs während des Ladevorganges zu generieren. Eine weitere Unterform dieser Lösung ist die Beladung durch den Kunden mit genau dem Energieinhalt der zum Transport dieses Ladungsträgers benötigt wird. Dadurch ergeben sich interessante neue Abrechnungsformen.The load carrier has electric roller doors on both connection sides to provide a through-loading option when 2 or 3 modules are connected together to form a larger unit. Embodiments are also being considered which have batteries, preferably in the load carrier floor, in order to enable the battery-operated transport vehicle to have a greater range and/or to be able to be charged while the customer is standing without a vehicle without generating costly vehicle downtime during the charging process. Another sub-form of this solution is loading by the customer with exactly the energy content that is required to transport this load carrier. This results in interesting new forms of accounting.
Eine weitere Ausführungsform ist ein Ladungsträger der Wasserstofftrucktanks beinhaltet um die entsprechenden Vorteile für das wasserstoffelektrisch betriebene Nutzfahrzeug bietet. Optional kann auch eine Kleinbrennstoffzelle innerhalb des Containers zum Einsatz kommen, was wiederum die sicherheitstechnischen Anforderungen an die Wasserstoffleitung vermindert und die Energiezufuhr zum Fahrzeug über Stromkabel ermöglicht.Another embodiment is a load carrier that includes hydrogen truck tanks in order to offer the corresponding advantages for the hydrogen-electric commercial vehicle. Optionally, a small fuel cell can also be used inside the container, which in turn reduces the safety requirements for the hydrogen line and enables energy to be supplied to the vehicle via power cables.
Die Verfolgung der Ladung, die Einsatzsteuerung und die geforderte Datensicherheit wird nach vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, dass nicht die Fahrzeuge sondern die Ladungsträger mit Telematikmodulen ausgerüstet sind und die Daten über Blockchain Technologie gesendet bzw. verarbeitet werden. Eine bevorzugte Variante des Datenaufbau ist dabei die Einzelkomponenten entsprechend der materiellen Verortung der Container bzw. Ladungsträger abzubilden. D.h. das die Blockchain des Gesamtverbundes sich so anreiht bzw. zusammensetzt wie die gesamte verbundene Containereinheit sich aus den Einzelcontainern zusammensetzt. Dieses Prinzip gilt ebenfalls für die Ladungsträgereinheiten die sich innerhalb der Einzelnen Container befinden.According to the present invention, the tracking of the load, the operation control and the required data security are achieved in that the load carriers, not the vehicles, are equipped with telematics modules and the data is sent or processed via blockchain technology. A preferred variant of the data structure is to map the individual components according to the material location of the container or load carrier. This means that the blockchain of the overall network is lined up or composed in the same way as the entire connected container unit is composed of the individual containers. This principle also applies to the load carrier units that are located within the individual containers.
Die in diesem Patent beschriebenen Ladungsträger verwenden integrierte solarbetriebene Telematikmodule, die je nach Konfiguration mit verschiedenen Pufferbatterien und den Sensoren verbunden sind und über Mobilfunk- und Satellitennetze mit einer Online-Plattform kommunizieren, um Echtzeit-Tracking und „Load Matching“ zu ermöglichen.The load carriers described in this patent use integrated solar-powered telematics modules that are connected to various backup batteries and the sensors, depending on the configuration, and communicate with an online platform via cellular and satellite networks to enable real-time tracking and "load matching".
Folgende Datenerfassung ist möglich:
- • Globale Positionsbestimmung mittels GPS, GLONASS & GALILEO mit bis zu 1 m Genauigkeit
- • Erfassung der Ereignisse „Rolltor geöffnet“ und „Rolltor geschlossen“ über Türsensoren
- • Temperatur- und Luftfeuchtigkeit im Inneren über Thermometer und Hygrometer
- • Potentielle Beschädigung des Frachtguts durch Schläge und Stöße mittels piezoelektrischer Beschleunigungssensoren
- • Gewicht, Groesse und Position der Container bzw. Ladungsträger und der jeweiligen Ware.
- • Frachtgut, welches mittels RFID-Chips versehen ist, kann durch kontaktloses Auslesen und Beschreiben mit dem Telematikmodul kommunizieren.
- • Global positioning using GPS, GLONASS & GALILEO with an accuracy of up to 1 m
- • Recording of the events "roller door open" and "roller door closed" via door sensors
- • Indoor temperature and humidity via thermometer and hygrometer
- • Potential damage to cargo from impacts and impacts using piezoelectric acceleration sensors
- • Weight, size and position of the container or load carrier and the respective goods.
- • Freight with RFID chips can communicate with the telematics module by contactless reading and writing.
Sämtliche Daten werden nach Erfassung in variablen Abtastraten über eine LTE- oder Satellitenverbindung mit einem Server der verbundenen Logistikplattform abgeglichen und mittels Blockchain-Technologie verschlüsselt.After collection, all data is compared with a server of the connected logistics platform via an LTE or satellite connection at variable sampling rates and encrypted using blockchain technology.
Das Telematikmodul ist von einem geringen Energieverbrauch gekennzeichnet und kann über mehrere Wochen von der integrierten Batterie mit Energie versorgt werden.
- 1. Eine Verbindung des Frachtgutes, des Ladungsträgers und der eigentlichen Transportleistung mittels des Internets der Dinge. Ziel ist die Vernetzung der einzelnen Komponenten um eine einheitliche, transparente Plattform für alle Marktteilnehmer bereitzustellen. Es soll ein Abrechnungssystem etabliert werden, welches auf den eigentlichen Energieverbrauch der Transportleistung basiert.
- 2. Datenübertragung und Verarbeitung mittels Distributed-Ledger-Technologie („Blockchain“) zur Gewährleistung von Datenintegrität und Unterbindung von Missbrauch durch Dritte.
- 3. Der Ladungsträger verfügt über einen integrierten vorzugsweise LiFePO-(Lithium-Eisenphosphat-) Akkumulator der in den Boden integriert ist. Dieser Akkumulator dient: zur Energieversorgung des integrierten Telematikmoduls und stellt alternativ Energie für das batterieelektrisch betriebene Trägerfahrzeug zur Verfügung.
- 4. Auf dem Dach des Ladungsträgers befinden sich mono- oder polykristalline Solarmodule welche die interne Batterie und das integrierte Telematikmodul mit Energie speisen.
- 1. A connection of the freight, the load carrier and the actual transport service using the Internet of Things. The aim is to network the individual components in order to provide a uniform, transparent platform for all market participants. A billing system is to be established which is based on the actual energy consumption of the transport service.
- 2. Data transmission and processing using distributed ledger technology (“blockchain”) to ensure data integrity and prevent misuse by third parties.
- 3. The charge carrier has an integrated, preferably LiFePO (lithium iron phosphate) battery that is integrated into the floor. This accumulator is used: to supply energy to the integrated telematics module and alternatively provides energy for the battery-powered carrier vehicle.
- 4. Mono- or polycrystalline solar modules are located on the roof of the load carrier, which feed the internal battery and the integrated telematics module with energy.
Erfindungsgemäß wird ebenfalls eine Logistikplattform mit neuartigem Abrechnungssytem vorgeschlagen.According to the invention, a logistics platform with a new type of billing system is also proposed.
Jedes Stück Frachtgut ist mit einem RFID Chip versehen, der beim Be- und Entladen in bzw. aus dem Ladungsträger automatisch ausgelesen und beschrieben wird. Der Chip enthält alle sendungsrelevanten Daten wie Sender, Adressat, Inhalt, Paketgröße und Gewicht, Wert des Inhalts und Informationen zu Gefahrgut. Der Chip muss mit diesen Informationen initial beschrieben werden wenn das Paket das Logistikzentrum erreicht.Each piece of freight is provided with an RFID chip, which is automatically read and written to and from the load carrier during loading and unloading. The chip contains all the data relevant to the shipment, such as sender, addressee, content, package size and weight, value of the content and information on dangerous goods. The chip must initially be written with this information when the package reaches the logistics center.
Sobald das Paket in den Ladungsträger geladen wird, werden die RFID-Chips mit weiteren Informationen beschrieben:
- - Fahrzeug- und Fahrerkennung, Fahrzeugkoordinaten (GPS, GLONASS, GALILEO), Zeitpunkt der Beladung
- - Vehicle and driver identification, vehicle coordinates (GPS, GLONASS, GALILEO), time of loading
Diese Informationen werden von einer RFID Sende- und Empfangseinheit geschrieben und ausgelesen. Diese Einheit ist mit dem Telematikmodul des Ladungsträgers verbunden, so dass sämtliche Informationen stets online abrufbar sind. Eine direkte Sichtlinie zwischen Sende- und Empfangseinheit sowie des Frachtguts ist nicht von Nöten, der Lese- und Schreibvorgang funktioniert kontaktlos auf mehrere Meter Distanz.This information is written and read out by an RFID transmitter and receiver unit. This unit is connected to the telematics module of the load carrier so that all information can always be called up online. A direct line of sight between the sending and receiving unit and the freight is not necessary, the reading and writing process works contactlessly at a distance of several meters.
Wenn die Ladung den Zielort erreicht, werden weitere Informationen auf den Chip geschrieben:
- - Fahrzeugkoordinaten (GPS, GLONASS, GALILEO), Zeitpunkt der Entladung, durchschnittliche Fahrgeschwindigkeit, Kraftstoffverbrauch (oder Energieverbrauch) des Trägerfahrzeugs
- - Vehicle coordinates (GPS, GLONASS, GALILEO), time of discharge, average driving speed, fuel consumption (or energy consumption) of the carrier vehicle
Der durchschnittliche Kraftstoffverbrauch (oder Energieverbrauch) wird mit Hilfe einer Schnittstelle mit der PCU (Powertrain Control Unit) des Trägerfahrzeugs gewonnen. Dies ermöglicht eine Kostenabrechnung basierend auf Laufzeit und Kraftstoffverbrauch (oder Energieverbrauch) und macht es ebenfalls möglich einen fahrerbasierten Index für umweltfreundliches Fahren zu generieren.The average fuel consumption (or energy consumption) is obtained by means of an interface with the PCU (Powertrain Control Unit) of the host vehicle. This allows for cost accounting based on running time and fuel consumption (or energy consumption) and also makes it possible to generate a driver-based eco-driving index.
Sämtliche Daten werden mittels Blockchain-Technologie verschlüsselt um jegliche Datenmanipulation auszuschließen. Dies ermöglicht eine transparente Abrechnungsmetode basierend auf dem Energieverbrauch der Transportleistung und zu lückenloser Nachverfolgbarkeit des Frachtguts. Da der Aufenthaltsort der Fracht und die Bedingungen im Ladungsträger durch Sensordaten stets bekannt sind, ist eine kostengünstige Versicherung der Ladung möglich.All data is encrypted using blockchain technology to prevent any data manipulation. This enables a transparent billing method based on the energy consumption of the transport service and complete traceability of the freight. Since the whereabouts of the freight and the conditions in the load carrier are always known through sensor data, cost-effective insurance of the load is possible.
Im Folgenden wird die technische Umsetzung einer bevorzugten Version der Ladungsträgerkopplung beschrieben:
- Im hier beschriebenen System werden drei Ladungsträger mit einer Gesamtlänge von 13.716 mm (45') von einem schweren Nutzfahrzeug (40 t zulässiges Gesamtgewicht) zu einem Verteilerzentrum transportiert. Dort wird der Ladungsträger dann in 3 einzelne Einheiten mit je 4.572 mm (15') aufgeteilt. Die Entkoppelung des Ladungsträgers vom Fahrzeug sowohl untereinander erfolgt automatisch mit Hilfe elektrisch oder pneumatisch arbeitender Schlösser.
- Die einzelnen Ladungsträger werden dann zur regionalen Weiterverteilung von mittelschweren LKW (25 t zulässiges Gesamtgewicht) aufgenommen. Die Koppelung des Ladungsträgers zum Fahrzeug erfolgt automatisch mit Hilfe elektrisch arbeitender Schlösser.
- In the system described here, three load carriers with a total length of 13,716 mm (45') are transported from a heavy-duty commercial vehicle (40 t permissible total weight) to a distribution center. There the load carrier is then divided into 3 individual units of 4,572 mm (15') each. The load carrier is decoupled from the vehicle and from each other automatically with the help of electrically or pneumatically operated locks.
- The individual load carriers are then picked up by medium-heavy trucks (25 t permissible total weight) for regional distribution. The load carrier is coupled to the vehicle automatically with the help of electrically operated locks.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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