La Macroarea di Ingegneria dell'Università di Roma "Tor Vergata" comprende quattro dipartimenti: Elettronica, Civile e Informatica, Impresa, Industriale Sede: via del Politecnico, 1 Università di Roma "Tor Vergata£.
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Laureato all’Università di Roma “Tor Vergata” in Ingegneria Elettronica, un lavoro presso Reti Ferroviarie Italiane come valutatore di ACC – Apparati di Controllo Computerizzati, Luigi Di Pardo ha sviluppato un sistema automatico di controllo dei semafori per il transito dei mezzi di soccorso di emergenza. Lo ha chiamato GLES, acronimo di “Green Light Emergency System”. L’ideazione e l’analisi di fattibilità, le scelte ingegneristiche attuate durante la fase di sviluppo del sistema e l’implementazione di migliorie e sviluppi futuri sono le fasi descritte nella sua tesi di laurea specialistica “GLES: un sistema automatico di controllo dei semafori di una intersezione per mezzi di soccorso in emergenza”, relatore il prof. Marcello Salmeri, coordinatore del Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica, discussa nella sessione estiva 2023 a “Tor Vergata”. Abbiamo incontrato Luigi per farci raccontare il suo progetto.
D. Innanzitutto Luigi, come ti è venuta l’dea? R. Durante i miei spostamenti quotidiani in treno, almeno un paio di volte al giorno, per recarmi al lavoro, mi è capitato spesso di osservare i disagi che si creavano a un incrocio della città (Roma), tra la via Casilina e via di Tor Pignattara, da un lato, e piazza della Marranella, dall’altro, nella quale confluiscono via della Marranella e via dell’Acqua Bullicante. In diverse occasioni mi sono ritrovato in attesa con il semaforo rosso e con le ambulanze, a sirene spiegate, che non riuscivano a raggiungere l’intersezione per attraversarla. Talvolta rimanevano bloccate dagli altri veicoli, costrette ad aspettare che il semaforo mostrasse il verde anche per più cicli, prima di riuscire a passare. Così mi è venuta l’idea di un sistema che riuscisse a controllare in modo preferenziale il flusso dei veicoli di una intersezione semaforizzata.
D.Cambiare la configurazione delle luci di un semaforo può essere rischioso, ci sono regole del codice della strada da rispettare e condizioni di sicurezza per tutti gli utenti della strada… R. Sono partito da un approfondito studio dell’intersezione stradale in questione e dall’analisi delle misure dei tempi delle diverse configurazioni dei semafori, considerando quanto previsto dal codice della strada. In particolare, la normativa prevede che quando un mezzo di soccorso in caso di emergenza mette in funzione la sirena, tutti i veicoli presenti sulla sede stradale sono obbligati a liberare il passaggio al fine di porre il minimo disagio al transito del mezzo di soccorso. Per quanto i conducenti possano reagire in modo adeguato al suono della sirena, il mezzo di soccorso sarà comunque portato a trovare il percorso più agevole per superare l’ingorgo. Il mezzo di soccorso sarà portato ad avanzare a ridosso della linea di mezzadria delle corsie tra i due sensi di marcia. Sebbene questa soluzione si riveli efficace, in alcuni scenari risulta non praticabile, ed è proprio questo il caso dell’intersezione stradale che ho analizzato, dal momento che topologicamente è realizzata a corsie separate, per senso di marcia e da una corsia preferenziale adibita al passaggio di un treno metropolitano.
D. Qual è il principio alla base del sistema che hai messo a punto? R. Nel caso in cui un mezzo di soccorso in emergenza abbia la necessità di attraversare l’incrocio, GLES subentra in modo automatico nel controllo dell’aspetto delle luci mostrate dai semafori che regolano il flusso veicolare dell’intersezione stradale. Questo grazie a una scheda d’interfaccia, che traduce il comando in una comunicazione verso il semaforo, senza modificare il sistema automatico che gestisce il ciclo e le fasi dei semafori dell’intersezione.
D. Dunque il sistema genera al momento dell’emergenza un’onda verde a favore della direzione da cui proviene l’ambulanza… R. Proprio così, il sistema GLES congela in quel momento la configurazione dei semafori e genera la sequenza necessaria a dare il verde nella direzione della quale proviene l’ambulanza (Configurazione di Verde Unico). Per far capire al sistema da dove arriva il mezzo di soccorso in emergenza ho definito delle zone che ho chiamato di “approccio” e che indentificano l’area verso e nei pressi dell’intersezione. La Configurazione di Verde Unico è efficace anche nei confronti dei pedoni che si dovessero trovare a dover attraversare uno dei tronchi dell’intersezione, infatti questo tipo di configurazione prevede il rosso anche per i semafori pedonali.
D. Come viene attivato il GLES? R. Il sistema è costituito da una parte di comando, che comprende due microcontrollori, il cervello della GLES che gestisce tutti i semafori presenti in quell’incrocio, e una parte di interfaccia, che comunica con l’ambulanza e con i semafori. Il sistema GLES può essere attivato direttamente dall’operatore sul mezzo di soccorso grazie a un’applicazione installata sullo smartphone. L’applicazione dopo aver verificato l’emergenza e la posizione dell’ambulanza, accetta l’emergenza soltanto se registra il mezzo in zona di “approccio” oppure di “arrivo”, questa seconda opzione è data dalla possibilità che nelle vicinanze sia presente un ospedale, in questo caso l’”Ospedale Generale Madre Giuseppina Vannini Figlie di San Camillo”, che si trova a poche centinaia di metri dall’intersezione di “Tor Pignattara”. L’emergenza potrà essere annullata sempre da telefono cellulare.
D. Che cosa succede al normale ciclo dei segnali luminosi dei semafori, come si torna alla “routine”? R. Questa domanda pone l’attenzione forse sull’aspetto più difficile, a livello ingegneristico, del funzionamento del sistema perché i semafori continuano a generare il loro ciclo di routine anche se noi non vediamo la sequenza dei colori verde-arancione-rosso. La difficoltà, terminata l’emergenza, sarà quella di riagganciare in corsa il sistema, che non ha mai smesso di funzionare. Ed è anche la parte più delicata perché una errata risincronizzazione del sistema semaforico potrebbe creare confusione e incertezza, seppur momentanea, negli automobilisti e pedoni.
D.Come sei riuscito allora a riagganciare il controllo dei semafori dell’intersezione in sicurezza? R. Il sistema deve passare sempre per la Configurazione di Rosso Unico, senza violare quanto stabilito dal codice della strada in termini di sequenza degli aspetti e dei tempi di permanenza degli stessi. Il passaggio allo stato di “all red” è previsto sia per permettere di riagganciare l’aspetto mostrato alla Routine dei semafori dell’intersezione, è il caso della Sequenza di Ritorno, sia per prendere il controllo dei semafori dell’intersezione, è il caso della Sequenza di Transizione.Qualora vengano riscontrati dei malfunzionamenti del sistema GLES prima dell’inizio della Sequenza di Transizione, il sistema GLES non interviene per non introdurre eventuali ulteriori ritardi ai tempi di attraversamento dell’intersezione; qualora invece vengano rilevati malfunzionamenti del GLES in una qualsiasi altra fase, allora il sistema passerà all’aspetto di Giallo lampeggiante per tutti i semafori. In questa fase, se il sistema ne è ancora in grado, procederà a riagganciare il controllo dei semafori dell’intersezione mediante la Sequenza di Ritorno, altrimenti il GLES fa l’unica cosa che può fare: rilasciare il controllo dei semafori in modo diretto alla routine, qualunque sia la configurazione mostrata, senza nessun passaggio intermedio.
D. Quali sono gli sviluppi futuri per il GLES? R. Il sistema è stato concepito per essere impiegato in qualsiasi impianto semaforico con il minor impatto possibile sull’impianto già in funzione. Tra le migliorie e le implementazioni future, sicuramente quella di gestire il passaggio di più ambulanze in base ai diversi codici di emergenza (rosso, arancione, azzurro, verde, bianco). Il sistema, inoltre, può interessare diverse intersezioni stradali, particolarmente problematiche e congestionate dal traffico, ed essere collegato a un sistema di navigazione satellitare che suggerisce un itinerario nel quale sono presenti intersezioni collegate a GLES che permettono di attivare la “Configurazione di Verde Unico”. Infine, in futuro, si può pensare di abilitare altri mezzi con il sistema GLES, ad esempio i mezzi dei vigili del fuoco e della polizia stradale.
Il Piano europeo per l’Energia “REPowerEU”, con cui l’Europa punta a ridurre la dipendenza dai combustibili fossili russi entro il 2027, contiene l’iniziativa denominata “tetti solari”, con la quale la Commissione prevede di rendere gradualmente obbligatoria l’installazione sui tetti degli edifici, pubblici e commerciali, nuovi ed esistenti, di pannelli fotovoltaici.
INIZIATIVA TETTI SOLARI Il Piano, presentato il 18 maggio 2022 dalla Commissione Europea, intende superare le sfide connesse alla transizione ecologica, minimizzando il consumo di suolo e contenendo le voci di spesa strutturali come quelle relative all’adeguamento della rete elettrica. L’iniziativa tetti solari mira a sbloccare il grande potenziale sottoutilizzato di produzione di energia solare sui tetti al fine di rendere l’energia più pulita, sicura e accessibile dal punto di vista economico.
CAPANNONI INDUSTRIALI E PARCHEGGI Sul tema è intervenuto il prof. Angelo Spena, ingegnere, già ordinario di Fisica Tecnica Ambientale e Gestione ed Economia dell’Energia presso la Macroarea di Ingegneria, Università di Roma “Tor Vergata” e, da alcune settimane, presidente del GME– Gestore dei Mercati Energetici. Spena analizza gli aspetti tecnici ed economici, rivolgendo l’attenzione alla possibilità di sfruttare le superfici di strutture già edificate, in particolare i tetti degli edifici pubblici, dei capannoni industriali e le coperture dei parcheggi, per l’installazione dei pannelli solari. Una soluzione meno impattante, indicata anche nel Piano per la Transizione ecologica (Pte). Inoltre, i capannoni industriali soffrono, dall’inizio del secolo, di una sempre più preoccupante tendenza alla dismissione produttiva per eccesso di disponibilità – la forte componente manifatturiera della nostra economia si fonda proprio su questa tipologia di manufatti – e per difetto di riconvertibilità – mentre, al contempo, dispongono già di tutti i necessari collegamenti elettrici.
Anche quest’anno è una studentessa del corso di Laurea in Ingegneria informatica ad aggiudicarsi la borsa di studio “Amazon Women in Innovation”, promossa e finanziata da Amazon per incentivare le giovani studentesse universitarie appassionate di materie STEM (Scienze, Tecnologia, Ingegneria e Matematica). Beatrice Proietti, 20 anni, è la vincitrice per l’Università degli Studi di Roma Tor Vergata della quinta edizione di “Amazon Women in Innovation”, la borsa di studio che supporta giovani studentesse ad avere successo nell’economia digitale e le incentiva a intraprendere percorsi di studio scientifico-tecnologici. La borsa di studio dura 3 anni e consiste in un finanziamento di 6.000 euro all’anno a sei studentesse dei sei atenei italiani coinvolti. Oltre a Tor Vergata, gli Atenei italiani che hanno aderito all’iniziativa sono stati l’Università degli Studi di Cagliari, Il Politecnico di Milano, l’Università degli Studi di Napoli Federico II, l’Università degli Studi di Palermo e il Politecnico di Torino.
ACC 2023: ALGORITMO AVANZATO PER VEICOLI ELETTRICI La ricerca, pubblicata dalla rivista internazionale IEEE Control Systems Letters con il titolo “Paceijka-Like Curve-Based Speed Reference Generators for Electric Vehicles Powered by In-Wheel Motors”, riguarda il progetto di un innovativo algoritmo di controllo in grado di regolare la velocità di un veicolo elettrico con due motori sulle ruote posteriori (in-wheel motors) al fine di rispettare vincoli di sicurezza sullo slittamento. Un algoritmo avanzato di “cruise control” con un supervisore interno responsabile dell’adattamento automatico della velocità, senza avere alcuna conoscenza del coefficiente di aderenza pneumatico-strada. La rivista IEEE Control Systems Letters pubblica brevi articoli che forniscono un resoconto conciso di idee innovative riguardanti la teoria, la progettazione e le applicazioni di tutti gli aspetti dell’ingegneria di controllo.
IFAC 2023: KIDS CONTROL Dalla California al Giappone: i due ingegneri elettronici di “Tor Vergata” il prossimo mese voleranno a Yokohama per partecipare all’ IFAC 2023 – International Federation of Automatic Control, che si svolgerà dal 9 al 14 luglio. Gli ingegneri, in collaborazione con Marco Tiberti del Dipartimento di Ingegneria Elettronica, presenteranno “Kids in Control: attività educative e dispositivi per studenti delle scuole internazionali”, un workshop, incentrato sull’ingegneria dicontrollo, ideato per promuovere le competenze STEM (Scienze, Tecnologia, Ingegneria e Matematica) e coinvolgere bambini dagli 8 ai 10anni. Il progetto, finanziato da IFAC Activity e sostenuto dall’IFAC Comitato tecnico 9.2. Systems and Control for Societal Impact, prevede attività e dispositivi sviluppati per migliorare il processo di apprendimento, incoraggiando la creazione di un nuovo stile di insegnamento e apprendimento, basato sulle più avanzate tecnologie digitali. Il workshop in programma a IFAC 2023 fa riferimento alla versione dedicata specificatamente alle Scuole Internazionali.
Energia sostenibile e transizione energetica anche grazie ai sistemi fotovoltaici di ultima generazione basati sulla perovskite, un minerale costituito da titanato di calcio scoperto nei Monti Urali, in Russia, alla metà dell’ottocento. L’Unione europea premia la ricerca nell’energia solare attribuendo il riconoscimento “Marie Curie Global Fellowship”, il più prestigioso del programma Marie Curie, a Luigi Angelo Castriotta, assegnista di ricerca a “Tor Vergata” presso il Dipartimento di Ingegneria Elettronica, per il progetto “EFESO” – l’acronimo sta per “Exploiting Flexible pErovskites Solar technOlogies” – che ha l’obiettivo di migliorare l’efficienza e la stabilità di moduli solari a perovskite fabbricati su substrati flessibili. La ricerca è finanziata da Marie Skodolska Curie Action (MSCA) – Bando Global Fellowship 2021 e durerà tre anni.
Abbiamo chiesto a Luigi Angelo Castriotta di raccontarci qualcosa in più del suo progetto. D.Partiamo dalla perovskite, quali sono le sue potenzialità? R. La perovskite si è rivelata un materiale energetico inorganico a basso costo più efficiente da utilizzare nelle celle solari. A differenza del silicio, la perovskite infatti può essere fabbricata a temperatura ambiente ma rispetto al silicio è notoriamente meno efficiente nel tempo: per questo motivo molte ricerche negli ultimi anni si sono focalizzate sul superamento di questa sfida».
D. L’efficienza delle celle solari a perovskite è passata dal 3% nel 2009 al 25.8% nel 2023 in soli 14 anni dalla sua scoperta, eguagliando, quasi, il record del silicio, che ha raggiunto un’efficienza del 26.1%. In che modo il progetto intende migliorare la stabilità nel tempo della perovskite e portare, dunque, questa tecnologia verso la commercializzazione? R.“EFESO” mira a rendere più duraturi i moduli solari flessibili in perovskite ottimizzando il loro processo di fabbricazione su substrati flessibili. Il progetto si articola in tre fasi principali. 1. Valutazione dei materiali – da quello che compone la perovskite, che è il semiconduttore, agli additivi, che vengono aggiunti per il suo potenziamento, ai materiali che trasportano la carica elettrica. 2. Fabbricazione e caratterizzazione dei dispositivi, riducendo le aree inattive sui moduli e lavorando sull’intrappolamento del piombo. 3. “Upscaling”, è rivolta all’ottimizzazione del design e dei processi di produzione di celle solari realizzate su grande scala per applicazioni indoor e outdoor. Questo grazie a procedure standard che permettono di creare un collegamento in serie tra le celle e ridurre le perdite di efficienza riscontrate per dispositivi di grandi superfici.
D.Nella seconda fase, quella della fabbricazione delle celle solari, si fa riferimento all’intrappolamento del piombo, perché? R. Uno degli elementi principali della perovskite è il piombo. che deve essere intrinsecamente “incapsulato” nella perovskite per evitare che a contatto, ad esempio, con l’acqua piovana, diventi tossico. Questa operazione si effettua tramite la tecnica del “drogaggio”, l’aggiunta di materiali estranei nella perovskite, e utilizzando l’ingegneria dell’interfaccia, ovvero giocando con i materiali e le loro superfici nel passaggio della perovskite dallo stato liquido a quello solido.
D. L’attività di ricerca inizierà a giugno 2023 e terminerà a giugno 2026, come si svolgerà? R. La ricerca verrà condotta in collaborazione tra l’Università di Roma “Tor Vergata” – CHOSE (Centre for Hybrid and Organic Solar Energy), l’Università del North Carolina (UNC) e l’azienda SAULE Technologies (Polonia), che si occupa dello sviluppo di celle solari innovative in perovskite. Passerò inizialmente 21 mesi negli Stati Uniti, a Chapel Hill, per poi tornare in Europa dove mi fermerò 12 mesi presso l’Università “Tor Vergata”. Infine, gli ultimi 3 mesi, lavorerò a Breslavia (Polonia), alla “Saule Technologies”.
Oltre al prestigio dal punto di vista scientifico, il riconoscimento è particolarmente importante perché per i ricercatori che hanno svolto un progetto triennale finanziato come “Marie Curie Global Fellowship”, un decreto ministeriale del 2015 prevede la possibilità di “chiamata diretta” come ricercatore di tipo b.
LE PAROLE DELLA SCIENZA La parola del giorno
DROGAGGIO s. m. [der. di drogare]. – 1. Trattamento con droghe, somministrazione di droghe, uso di droghe, cioè di stupefacenti, allucinogeni, ecc., o in genere di farmaci eccitanti. Il termine è oggi diffuso (e prevale su drogatura) soprattutto con riferimento ad ambienti sportivi, come equivalente dell’ingl. doping. 2. Per estens., nel linguaggio tecn. e scient., l’introduzione di quantità controllate di atomi estranei in un composto puro (generalm. un cristallo), al fine di modificarne le proprietà: procedura usata, per es., per determinare le caratteristiche elettriche nei semiconduttori (Fonte: Treccani)