EP4420061A1 - Autonomes und/oder hoch elektrifiziertes transportsystem zum gütertransport mit teilbarem container bzw. ladungsträgereinheiten - Google Patents

Autonomes und/oder hoch elektrifiziertes transportsystem zum gütertransport mit teilbarem container bzw. ladungsträgereinheiten

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EP4420061A1
EP4420061A1 EP22723031.5A EP22723031A EP4420061A1 EP 4420061 A1 EP4420061 A1 EP 4420061A1 EP 22723031 A EP22723031 A EP 22723031A EP 4420061 A1 EP4420061 A1 EP 4420061A1
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EP
European Patent Office
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transport
containers
vehicle
load
transport system
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP22723031.5A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Maik Jens ZIEGLER
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Mzigo SA
Original Assignee
Mzigo SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Mzigo SA filed Critical Mzigo SA
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B65D90/14—Legs, e.g. detachable

Definitions

  • 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.
  • Existing transport and logistics systems will change radically in the future as a result of ever stricter 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).
  • 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 CO2
  • CONFIRMATION COPY have to carry with you.
  • the cost problem and the loading time are not even taken into account.
  • diesel-powered commercial vehicles will continue to be used in long-distance transport and, in the long term, hydrogen-powered commercial vehicles.
  • the 4th problem of the present invention is to provide a transport system which 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.
  • a corresponding pre-assembly of the large charge or creating a filling option for the composite charge carrier is a further (5.) problem and is explained in one embodiment.
  • 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 cargo ships evenly with Euro or GMA pallets, as the internal dimensions of the ISO container do not allow this. Furthermore, special chassis are required to pick up these containers at ports with heavy trucks and to transport them to transhipment points inland.
  • 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).
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Light, medium and heavy commercial vehicles are mainly 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).
  • 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.
  • connection technology using a separate frame leads to considerable additional weight and, especially in the case of a long-distance vehicle, leads to an additional component that makes it no longer replaceable for subsequent standard use without a frame.
  • the permissible overall vehicle height may be exceeded due to the height of the connecting frame.
  • no suggestions for cargo tracking and cargo management are made.
  • the proposed dimensions are also different from the dimensions of a preferred embodiment within the patent claims of the present application.
  • Utility model DE 20 2007 014613 U1 is also a document that connects at least two load carrier units with one another in order to achieve ISO container dimensions. As in the previous reference, all approaches to support an electrified and/or high autonomous transport chain with energy supply, an automated load change, load management and much more
  • a particularly innovative patent relates to a likewise modular load carrier system, which was implemented in particular for load carriers or containers for intermodal transport with special consideration for air freight.
  • DE 102009051 795 B3 therefore proposes smaller and lighter load carriers.
  • a transport system 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.
  • 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.
  • a new type of charge carrier is a central component of the solution according to the invention.
  • the load carrier has a modular structure and can be connected to form larger units fully automatically using electrical or pneumatic locking devices.
  • the connection of the load carrier to the chassis of the carrier vehicle also takes place automatically 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.
  • 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.
  • 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.
  • Width 2,500 mm (outside)
  • 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.
  • Another embodiment is a load carrier that includes hydrogen truck tanks in order to offer the corresponding advantages for the hydrogen-electric commercial vehicle.
  • 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.
  • 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 depletion of the containers or load carriers. 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.
  • the load carriers described in this patent use integrated solar-powered telematics modules which, depending on the configuration, are connected to various backup batteries and the sensors and communicate with an online platform via cellular and satellite networks to enable real-time tracking and "load matching".
  • Freight with RFID chips can communicate with the telematics module by contactless reading and writing.
  • the telematics module is characterized by low energy consumption and can be supplied with energy from the integrated battery for several weeks.
  • 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.
  • blockchain distributed ledger technology
  • the charge carrier has an integrated, preferably LiFeP04 (lithium iron phosphate) accumulator which is integrated into the base. This accumulator is used to supply energy to the integrated telematics module and alternatively provides energy for the battery-powered carrier vehicle.
  • LiFeP04 lithium iron phosphate
  • 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.
  • 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. As soon as the package is loaded into the load carrier, the RFID chips are written with further information:
  • Vehicle and driver identification Vehicle and driver identification, vehicle coordinates (GPS, GLONASS, GALILEO), time of loading.
  • 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.
  • Vehicle coordinates GPS, GLONASS, GALILEO
  • time of discharge time of discharge
  • average driving speed fuel consumption (or energy consumption) of the carrier vehicle.
  • 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.
  • PCU Powertrain Control Unit
  • 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 seamless 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.
  • FIGS. 1-5 The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments illustrated in FIGS. 1-5.
  • the features shown therein and described below can be used individually or in combination to create preferred embodiments of the invention.
  • FIG. 1 and 2 show two different embodiments of commercial vehicles for long-distance transport. Both vehicles contain load carriers or containers (2), the vehicle (1) in FIG. 1 being loaded with four load carriers or containers and the vehicle (3) in FIG. 2 with three load carriers or containers (2).
  • FIG. 3 shows a medium-duty utility vehicle (4), which is preferably designed for short trips or city traffic, and two load carriers or containers (2) with which the medium-duty utility vehicle (4) is loaded.
  • FIG. 4 shows a light commercial vehicle (5), which is preferably designed for short trips or city traffic, and a load carrier or container (2) with which the light commercial vehicle (5) is loaded.
  • FIG. 5 shows preferred embodiments of a charge carrier (2).
  • the carrier vehicle can then be driven under the load connection with the load carrier.
  • the load carrier can be transported on carriages, such as those already in widespread use for swap bodies.
  • the load carrier (2) is provided with roller shutters (8) on its connection side.
  • the load carrier (2) has electric roller doors (8) on both connection sides in order to offer a through-loading option when 2 or 3 load carriers are connected to form a larger unit.
  • the load carrier (2) has an integrated telematics module including a transmitting and receiving unit using a mobile radio network (7).
  • the load carrier (2) is equipped with integrated sensors in the interior (9).
  • FIG. 5 The design features shown in FIG. 5 can be used individually or in combination.
  • the individual load carriers are then picked up by medium-duty trucks (251 permissible total weight) for regional distribution.
  • the load carrier is coupled to the vehicle automatically with the help of electrically operated locks.

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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 (6), einem integrierten Telematikmodulsamt Sende- und Empfangseinheit mittels Mobilfunknetzwerk (7), elektrisch arbeitenden Rolltoren (8) und integrierten Sensoren im Innenraum (9) ausgerüstet.

Description

Autonomes und/oder hoch elektrifiziertes Transportsystem zum Gütertransport mit teilbarem Container bzw. Ladungsträgereinheiten
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. 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 Emissionsund C02-Reduzierung
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
BESTATIGUNGSKOPIE mit sich führen müssen. Hierbei sind 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.
Jedoch werden nur noch emissionsfrei arbeitende Fahrzeuge zur Einfahrt in Städten berechtigt sein. Dies ist eine Problemstellung der vorliegenden Erfindung.
Ein 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.
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. 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.
Demzufolge ist die 4. Problemstellung der vorliegenden Erfindung ein Transportsystem bereitzustellen, welches ein automatisiertes Aufteilen der Fernverkehrsladung ermög licht. Die im Folgenden genannten Ladungsträger implizieren dabei immer auch Ladungsträger die im klassischen Sinne als Container bezeichnet werden. Ein entsprechendes Vorkonfektionieren der Großladung bzw. eine Befüllmöglichkeit zu schaffen für den zusammengesetzten Ladungsträger ist eine weitere (5.) Problemstellung und wird in einer Ausführungsform erläutert.
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.
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.
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.
Verschiedene Ausführungsformen der nachfolgenden Erfindung beschreiben Abmaße die zumindest Teile die Inkompatibilität egalisieren.
Eine weitere zentrale 7. Problemstellung der erfindungsgemäßen Lösung ist, dass be stehende Transport, Hebe- und Fördereinrichtungen sowohl für die Schiffsfracht, Bahnverkehr als auch Straßengüterverkehr weiter genutzt werden können.
Eine mangelnde Vernetzung der verschiedenen Marktteilnehmer und beschränkte Rückverfolgbarkeit von Frachtgut führt zu zahlreichen Leerfahrten und somit vermeidbarer Umweltbelastung aufgrund ineffizienter Auslastung bestehender Transportmittel. Abschließende Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist zum Zwecke der Transporteffi zienzsteigerung ein Logistik-Managementsystem bereitzustellen, welches ein effizientes Übenwachen 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. Um die zuvor beschriebenen Einschränkung bestehender Transportsysteme zu überwinden, müssen ihre wesentlichen Komponenten überdacht werden:
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).
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.
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.
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 Ab- rechnungs- und Rückverfolgungssysteme entwickelt werden die nicht manipulierbar sind.
Die in diesem Patent beschriebene Erfindung versucht die wesentlichen zuvor beschriebenen Probleme bestehender Transportsysteme zu überwinden.
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 aus dem Jahr 2017 zu benennen. Sie war ein erster Lösungsversuch der gleichnamigen Erfinder der vorliegenden Erfindung, um den Transport von Container im Fern- und Nahverkehr zu optimieren. Während auf die Transportfahrzeuge und deren Motorisierung hier nicht eingegangen wird, so ist zumindest ein Ladungsträgerverbund mit Durchladefähigkeit mittels Rolltor erwähnt. Es wird weder eine Lösung für die Automatisierbarkeit für autonome Ladungswechsel eingegangen, noch auf die Unterstützung für elektrifizierte Nutzfahrzeuge. Die Verbindungstechnick mittels eines separaten Rahmens führt zu erheblichem Mehrgewicht und führt vor allem bei einem Fernverkehrsfahrzeug zu einer zusätzlichen Komponente, die es für einen nachfolgenden Standardeinsatz ohne Rahmen nicht mehr ersetzbar macht. Zudem wird unter Umständen die zulässige Gesamtfahrzeughöhe aufgrund der Höhe des Verbindungsrahmens überschritten. Ebenfalls sind keine Vorschläge zur Ladungsverfolgung und zum Ladungsmanagement unterbreitet. Die vorgeschlagenen Dimensionierungen sind ebenfalls abweichend von den Dimensionen einer bevorzugten Ausführungsform innerhalb der Patentansprüche der vorliegenden Anmeldung.
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 DE 196 36 294 C1 benannt werden, welche eine mechanische Verbindung vorsieht. Zudem ist auch hier die Durchladefähigkeit mittels Rolltor erwähnt. Auch diese Schrift verweist nur auf eine mögliche mechanische Teillösung des gesamten Transportsystems und ist zudem für den vorliegenden Einsatz nicht geeignet, da die vollautomatische Entriegelung essentiell für die erfin- dungsgemäße Lösung und Effizienzsteigerung sind. Nebst fehlender Automatisierung der Verschlusseinrichtung, fehlender Sensorisierung, fehlenden Energieeinheiten, etc. Des Weiteren wird explizit von Standard-ISO-Abmessungen in dieser Patentschrift ausgegangen. Ebenfalls sind keine Vorschläge zur Ladungsverfolgung und zum Ladungsmanagement unterbreitet.
Gebrauchsmusterschrift DE 20 2007 014613 U1 ist ebenfalls eine Schrift, die mindestens zwei Ladungsträgereinheiten miteinander verbindet, um damit ISO- Containerabmaße zu erzielen. Es fehlen wie bei der vorhergehenden Referenz ebenfalls sämtliche Lösungsansätze zur Unterstützung einer elektrifizierten und/oder hoch autonomen Transportkette mit Energiebereitstellung, eines automatisierten Ladungswechsels, Ladungsmanagement u.v.m.
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. DE 102009051 795 B3 schlägt daher kleinere und leichtere Ladungsträger vor.
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 DE 102009051 795 daher sehr unterschiedlich und nachteilig für den reinen Schiffs-, Zug- und Überlandtransport ausgeführt; Sensorisierung, automatischer Ladungswechsel, Stützbeine, Energieeinheiten, etc. fehlen komplett. Da weder batterieelektrisch noch wasserstoffbetriebene Flugzeuge derzeitig technisch realisiert wurden ist die Anmeldung schon im Ansatz nicht für die Lösung der vorgelegten Problemstellung zielführend. Jedoch ist DE 102009051 795 ein gutes Beispiel für ein intermodales und modulares Ladungsträgerkonzept für mit Fokus auf den Lufttransport.
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. Die damit verbundene Notwendigkeit der vorzugsweise automatisierten Ladungsübergabe und Ladungsaufteilung wird wie folgt gelöst:
Ein neuartiger Ladungsträger ist zentraler Bestandteil der erfindungsgemäßen Lösung. 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.
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.
Dieser Ladungsträger ist durch folgende Abmessungen und Nutzlast charakterisiert:
Länge: 4.572 mm (außen)
4.440 mm (innen)
Höhe: 2.900 mm (außen)
2.440 mm (innen)
Breite: 2.500 mm (außen)
2.440 mm (innen) Gewicht: 10.160 kg (maximal)
Nutzlast: 8.000 kg (11 x 725kg)
Ladekapazität: 11 EURO-Paletten (1.2m x 0.8m)
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.
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.
Die Verfolgung der Ladung, die Einsatzsteuerung und die geforderte Datensicherheit wird nach vorliegender 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 Verödung der Container bzw. Ladungsträger abzubilden. D.h. dass 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. 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.
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.
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.
Das Telematikmodul ist von einem geringen Energieverbrauch gekennzeichnet und kann über mehrere Wochen von der integrierten Batterie mit Energie versorgt werden.
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. Datenübertragung und Verarbeitung mittels Distributed-Ledger-Technologie („Block- chain“) zur Gewährleistung von Datenintegrität und Unterbindung von Missbrauch durch Dritte.
Der Ladungsträger verfügt über einen integrierten vorzugsweise LiFeP04-(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.
Auf dem Dach des Ladungsträgers befinden sich mono- oder polykristalline Solarmodu- le welche die interne Batterie und das integrierte Telematikmodul mit Energie speisen.
Erfindungsgemäß wird ebenfalls eine Logistikplattform mit neuartigem Abrechnungs- sytem vorgeschlagen.
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. 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.
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.
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 Trä gerfahrzeugs. 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.
Sämtliche Daten werden mittels Blockchain-Technologie verschlüsselt um jegliche Datenmanipulation auszuschließen. Dies ermöglicht eine transparente Abrechnungsmeto- de 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.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand in den Figuren 1-5 dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die darin dargestellten und nachfolgend beschriebenen Besonderheiten können einzeln oder in Kombination verwendet werden, um bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung zu schaffen.
Die Figuren 1 und 2 zeigen zwei verschiedenen Ausführungsformen von Nutzfahrzeugen für den Fernverkehr. Beide Fahrzeuge enthalten Ladungsträger bzw. Container (2), wobei das Fahrzeug (1) in Figur 1 mit vier Ladungsträger bzw. Container und das Fahrzeug (3) in Figur 2 mit drei Ladungsträger bzw. Container (2) beladen ist.
Figur 3 zeigt ein mittelschweres Nutzfahrzeug (4), welches vorzugsweise für den Kurzverkehr oder Stadtverkehr ausgelegt ist sowie zwei Ladungsträger bzw. Container (2), mit denen das mittelschwere Nutzfahrzeug (4) beladen ist.
Figur 4 zeigt ein leichtes Nutzfahrzeug (5), welches vorzugsweise für den Kurzverkehr oder Stadtverkehr ausgelegt ist sowie ein Ladungsträger bzw. Container (2), mit dem das leichte Nutzfahrzeug (5) beladen ist.
Figur 5 zeigt bevorzugte Ausführungsformen eines Ladungsträgers (2).
Dieser verfügt über Stützbeine (6) an den Seiten, die manuell oder automatisch heruntergeklappt werden können. Das Trägerfahrzeug kann dann durch Unterfahren des La- dungsträgers und Belüften der Bälge der Luftfederung eine Verbindung mit dem Ladungsträger hersteilen. Alternativ kann der Ladungsträger auf Lafetten befördert werden, wie sie beispielsweise für Wechselbrücken bereits im weitflächigen Einsatz sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Ladungsträger (2) mit Rolltoren (8) an seiner Verbindungsseite versehen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform verfügt der Ladungsträger (2) über elektrische Rolltore (8) auf beiden Verbindungsseiten, um eine Durchlademöglichkeit zu bieten, wenn 2 oder 3 Ladungsträger miteinander verbunden sind, um eine größere Einheit zu bilden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform verfügt der Ladungsträger (2) über ein integriertes Telematikmodul samt Sende- und Empfangseinheit mittels Mobilfunknetzwerk (7).
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Ladungsträger (2) mit integrierten Sensoren im Innenraum (9) ausgerüstet.
Die in Figur 5 gezeigten Ausführungsmerkmale können einzeln oder in Kombination verwendet werden.
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 (401 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 (251 zulässiges Gesamtgewicht) aufgenommen. Die Koppelung des Ladungsträgers zum Fahrzeug erfolgt automatisch mit Hilfe elektrisch arbeitender Schlösser.

Claims

Patentansprüche
1. Autonomes und/oder hoch elektrifiziertes Transportsystem, bestehend aus einem Nutzfahrzeug für den Fernverkehr (1 , 3) und einem oder mehreren leichten (5) und/oder mittelschweren (4) Nutzfahrzeugen, welche vorzugsweise für den Kurzverkehr oder Stadtverkehr ausgelegt sind sowie Ladungsträger und/oder Container (2) die vom Fernverkehrsfahrzeug auf das leichte (5) und/oder mittelschwere (4) Nutzfahrzeug übertragen werden können, dadurch gekennzeichnet dass das Nutzfahrzeug für den Fernverkehr (1 , 3) mittels eines Dieselmotors oder einer Brennstoffzelle oder von Batterien innerhalb des Fahrzeuges und der Container bzw. Ladungsträger (2) betrieben wird und/oder die Fahrzeugsteuerung autonom erfolgt, wohingegen das Mittelschwere (4) und/oder leichte (5) Nutzfahrzeug ausschließlich Batterie- elektrisch oder mittels Brennstoffzelle betrieben wird oder manuell gesteuert wird und das weitergehend die Ladungsträger bzw. Container (2) mechanisch, mittels elektrischer oder pneumatischer Aktivierung mit dem Fahrzeugchassis verbunden werden und das die Ladungsträger bzw. Container (2) auf dem Fernverkehrsfahrzeug (1, 3) ebenso mechanisch, mittels elektrischer oder pneumatischer Aktivierung verbunden sind, sodass die Container bzw. Ladungsträger (2) zur Beladung von und zu Schiffen, Bahn und Fernverkehrsfahrzeug als eine Transporteinheit mit einer Hebeeinrichtung erfolgen kann, und/oder die Übergabe an das mittelschwere (4) oder leichte (5) Nutzahrzeug durch automatisierte Entkoppelung der Container bzw. Ladungsträger (2) zueinander als auch der Container bzw. Ladungsträger (2) zum Fahrzeug (1 , 3, 4, 5 )erfolgt.
2. Transportsystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Container bzw. Ladungsträger (2) entweder mit automatisiert ausfahrenden Stützfüssen (6) versehen sind oder die Übergabe vom Fernverkehrsfahrzeug (1 , 3) auf die mittelschweren (4) und leichten (5) Nutzfahrzeuge mittels einer externen Hebeeinrichtung erfolgt.
3. Transportsystem nach vorhergehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass die Container bzw. Ladungsträger (2) zur Durchladefähigkeit mittel Rolltoren (8) an ihrer Verbindungsseite versehen sind.
4. Transportsystem nach nach vorhergehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass die Container bzw. Ladungsträger über eine optionale Rahmenverstärkung, z.B. für den Hochseeschiffsverkehr, stapelbar sind.
5. Transportsystemnach nach vorhergehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Container bzw. Ladungsträger (2) mittels einer Sende und/oder Empfängereinheit zum Datentransfer ausgerüstet sind und dadurch die Container bzw. Ladungsträger in einem zentralen Daten -erfassungs-, -kontroll, -auswertungs oder -regelsystem verbunden zur effizienten Steuerung der Warenströme verbunden sind.
6. Transportsystemnach nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass Datenverarbeitung mittel Blockchain erfolgt und dass die kleinste Container bzw. Ladungsträgereinheit, und/oder eine kleines und/oder kleinste als separate Einheit gelistete Transportgut mit einer Blockchain versehen wird und die Anordnung dieser Blockchain innerhalb einer übergeordneten Blockchain genau der materiellen Anordnung der Transportgut und/oder Ladungsträger bzw Container entspricht, im Sinne dass die Blockchain eines Transportgutes innerhalb einer Blockchain des Containers liegt in dem sich das Transportgut befindet, aber die jeweilige Blockchain der verbundenen Container als Aufreihung analog der tatsächlichen materiellen Anordnung eine neue Blockchain bilden.
7. Transportsystemnach nach einer oder mehreren der vorhergehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten Daten zur Abrechnung der Transportkosten dienen, voranging unter Berücksichtigung des Energieaufwandes zum Transport und/oder des Raumbedarfes der Ware.
8. Transportsystemnach nach einer oder mehreren der vorhergehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass die Container bzw. Ladungsträger mit Batterien und/oder Wasserstoff Drucktanks und/oder Brennstoffzellen ausgerüstet sind und somit autark, beispielsweise zu Kühlzwecken, als auch zur Fahrzeugvortrieb beitragen können
9. Transportsystemnach nach einer oder mehreren der vorhergehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass die Container bzw. Ladungsträger nach Anspruch 8 einen Energievorrat analog zum Energieverbrauch für den Transport desselbigen Containers bzw. Ladungsträger beinhalten bzw. dem Transportfahrzeug zur Verfü- gung stellen und/oder die Energiebeladung zeit- und kosteneffizient durch den Empfänger der Ware bzw. den Besitzer der Container bzw. Ladungsträger erfolgen kann.
10. Transportsystem nach einer oder mehreren der vorhergehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass die Container für den europäischen Warenverkehr nachfolgende Abmaße haben: Länge: 4.572 mm (außen) und 4.440 mm (innen); Höhe: 2.900 mm (außen) und 2.440 mm (innen); Breite: 2.500 mm (außen) und 2.440 mm (innen), mit einem maximalen Gewicht von 10.160 kg und einer Nutzlast von 8.000 kg (11 x 725kg) und eine Ladekapazität von 11 EURO-Paletten (1.2m x 0.8m) zu ermöglichen.
EP22723031.5A 2021-04-28 2022-04-22 Autonomes und/oder hoch elektrifiziertes transportsystem zum gütertransport mit teilbarem container bzw. ladungsträgereinheiten Withdrawn EP4420061A1 (de)

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