La valutazione della sicurezza stradale delle piste ciclabili mediante Mobile Eye Detector

Nella presente tesi viene valutata l'efficienza in termini di sicurezza del tratto nord-ovest della Tangenziale delle Biciclette, un percorso ciclabile nel comun di Bologna. Sono stati analizzati dei video (ottenuti dall'apparecchiatura Mobile Eye) che mostrano su cosa l'utente, durante la pedalata, sofferma maggiormente il suo sguardo. Da tali video, quindi, sono state estrapolate informazioni riguardanti il grado di attenzione del ciclista nel percorrere Il tratto di ciclabile. Per questo motivo sono stati analizzati in termini di frame, poi convertiti in secondi, tutti gli elementi capaci di influenzare l'attenzione dell'utente durante la guida: la segnaletica ciclabile (orizzontale e verticale) e l'eventuale presenza di altri pedoni/ciclisti. Con tali dati, inoltre, è stata effettuata un'analisi statistica descrittiva. L'ultima parte è l'analisi cinematica: valutazione dello spazio percorso, del tempo di percorrenza inclusi i tempi di attesa ai semafori rossi e stima della velocità media.

Analisi di sicurezza e delle modalità di guasto di un'apparecchiatura per assemblaggio e collaudo di motori oleodinamici

L’elaborato di tesi è stato redatto durante un’esperienza formativa presso la Parker Hannifin Manufacturing – Divisione Calzoni di Anzola dell’Emilia (BO). Il lavoro della tesi ha avuto per oggetto l’analisi di sicurezza e l’analisi dei guasti di un banco di assemblaggio e collaudo per motori oleodinamici a pistoni radiali. Il lavoro si è articolato in più fasi: una prima fase volta all’analisi funzionale (meccanica, idraulica, elettrica ed elettronica) dell’apparecchiatura, la fase successiva è stata dedicata allo studio delle varie normative necessarie a redigere il rapporto di sicurezza. Si sono poi valutati ed analizzati tutti i requisiti di sicurezza dell’apparecchiatura (valutazione del rischio) al fine di redigere il fascicolo tecnico. Infine, si è svolta l’analisi dei guasti (FMEA) secondo il metodo adottato in azienda. Il primo ed il secondo capitolo introducono la finalità industriale ed una descrizione generica dell’apparecchiatura. Nel terzo capitolo vi è una descrizione accurata del sistema idraulico e delle sue possibili configurazioni; il quarto nasce invece per approcciarsi alle normative di sicurezza a cui si è fatto riferimento. Infine, il quinto ed il sesto capitolo contengono rispettivamente il fascicolo tecnico e l’analisi dei guasti relativa all'apparecchiatura industriale studiata.

Analisi della sicurezza di alcune piste ciclabili dell'area urbana di Bologna per mezzo della tecnologia Mobile Eye Detector

Fino ad oggi la mobilità urbana si è affidata in particolar modo alla motorizzazione privata. Occorre considerare anche altre alternative di trasporto per garantire una mobilità più sostenibile ed efficace all’interno delle nostre aree urbane. Una di queste alternative è costituita dalla bicicletta, che deve essere considerata un’autentica alternativa di trasporto, che può facilmente contribuire, assieme ad altre, a ridurre l’attuale inefficiente dipendenza dall’automobile. La progettazione dei percorsi ciclo-pedonali richiede collegamenti sicuri, diretti, ben segnalati e confortevoli, che assicurino una mobilità indipendente e protetta per tutti. In questo lavoro di tesi stato proposto un questionario che ha lo scopo di dare un ritratto immediato degli utenti ciclabili che percorrono i campi prova analizzati, confrontare i risultati ottenuti e verificare quali parametri sono ritenuti di maggiore importanza per l’utente medio. Nella seconda fase e punto focale di tale lavoro di ricerca è stata svolta un’attenta analisi delle possibili scelte e problematiche di un particolare caso reale. In particolare, sono stati valutati gli elementi che il conducente del velocipede scansiona con lo sguardo durante la guida, cercando informazioni significative per la posizione spaziale e temporale in cui si trova. La ricerca è stata condotta mediante l’utilizzo della strumentazione Mobile Eye-XG che permette il rilievo in continuo dello sguardo dei conducenti durante la guida. Il campo prova riguarda il percorso “Sabotino”, composto da due itinerari situati all’interno dell’area urbana di Bologna, la Tangenziale Ovest delle biciclette e la “ciclabile vecchia” Sabotino. Dalle informazioni ricavate dall’analisi, si è cercato infine di ipotizzare delle possibili ed efficaci migliorie, che possano incentivare l’uso della bicicletta e la sicurezza nei confronti della mobilità lenta, migliorando le prestazioni della pista e aumentando gli standard.

Valutazione dell'influenza della segnaletica temporanea di cantiere sulla sicurezza stradale mediante Mobile Eye Detector

Analisi sperimentale svolta per valutare come la segnaletica di cantiere, se percepita correttamente, influenza la guida degli utenti che circolano sulla strada interessata da lavorazioni di tipo cantieristico. L'analisi si prefigge anche lo scopo di trovare le soluzioni necessarie per garantire il livello di sicurezza più alto possibile sia per gli utenti che si ritrovano a stretto contatto con il cantiere, che per lavoratori che vi operano.

Development and testing of a Fourier trasform based experimental system for Dynamic Mechanical Thermal Analysis tests

Altough nowadays DMTA is one of the most used techniques to characterize polymers thermo-mechanical behaviour, it is only effective for small amplitude oscillatory tests and limited to a single frequency analysis (linear regime). In this thesis work a Fourier transform based experimental system has proven to give hint on structural and chemical changes in specimens during large amplitude oscillatory tests exploiting multi frequency spectral analysis turning out in a more sensitive tool than classical linear approach. The test campaign has been focused on three test typologies: Strain sweep tests, Damage investigation and temperature sweep tests.

Design, production and testing of innovative key components of HEV/BEV powertrains

Through modelling activity, experimental campaigns, test bench and on-field validation, a complete powertrain for a BEV has been designed, assembled and used in a motorsport competition. The activity can be split in three main subjects, representing the three key components of an BEV vehicle. First of all a model of the entire powertrain has been developed in order to understand how the various design choices will influence the race lap-time. The data obtained was then used to design, build and test a first battery pack. After bench tests and track tests, it was understood that by using all the cell charac-teristics, without breaking the rules limitations, higher energy and power densities could have been achieved. An updated battery pack was then designed, produced and raced with at Motostudent 2018 re-sulting in a third place at debut. The second topic of this PhD was the design of novel inverter topologies. Three inverters have been de-signed, two of them using Gallium Nitride devices, a promising semiconductor technology that can achieve high switching speeds while maintaining low switching losses. High switching frequency is crucial to reduce the DC-Bus capacitor and then increase the power density of 3 phase inverters. The third in-verter uses classic Silicon devices but employs a ZVS (Zero Voltage Switching) topology. Despite the in-creased complexity of both the hardware and the control software, it can offer reduced switching losses by using conventional and established silicon mosfet technology. Finally, the mechanical parts of a three phase permanent magnet motor have been designed with the aim to employ it in UniBo Motorsport’s 2020 Formula Student car.

Advanced Mission Synthesis Algorithms for Vibration-based Accelerated Life-testing

In the field of vibration qualification testing, with the popular Random Control mode of shakers, the specimen is excited by random vibrations typically set in the form of a Power Spectral Density (PSD). The corresponding signals are stationary and Gaussian, i.e. featuring a normal distribution. Conversely, real-life excitations are frequently non-Gaussian, exhibiting high peaks and/or burst signals and/or deterministic harmonic components. The so-called kurtosis is a parameter often used to statistically describe the occurrence and significance of high peak values in a random process. Since the similarity between test input profiles and real-life excitations is fundamental for qualification test reliability, some methods of kurtosis-control can be implemented to synthesize realistic (non-Gaussian) input signals. Durability tests are performed to check the resistance of a component to vibration-based fatigue damage. A procedure to synthesize test excitations which starts from measured data and preserves both the damage potential and the characteristics of the reference signals is desirable. The Fatigue Damage Spectrum (FDS) is generally used to quantify the fatigue damage potential associated with the excitation. The signal synthesized for accelerated durability tests (i.e. with a limited duration) must feature the same FDS as the reference vibration computed for the component’s expected lifetime. Current standard procedures are efficient in synthesizing signals in the form of a PSD, but prove inaccurate if reference data are non-Gaussian. This work presents novel algorithms for the synthesis of accelerated durability test profiles with prescribed FDS and a non-Gaussian distribution. An experimental campaign is conducted to validate the algorithms, by testing their accuracy, robustness, and practical effectiveness. Moreover, an original procedure is proposed for the estimation of the fatigue damage potential, aiming to minimize the computational time. The research is thus supposed to improve both the effectiveness and the efficiency of excitation profile synthesis for accelerated durability tests.

Development and testing of innovative methodologies for modelling and control of normal and knocking combustion and implementation of novel rapid prototyping solutions

The thesis work deals with topics that led to the development of innovative control-oriented models and control algorithms for modern gasoline engines. Knock in boosted spark ignition engines is the widest topic discussed in this document because it remains one of the most limiting factors for maximizing combustion efficiency in this kind of engine. First chapter is thus focused on knock and a wide literature review is proposed to summarize the preliminary knowledge that even represents the background and the reference for discussed activities. Most relevant results achieved during PhD course in the field of knock modelling and control are then presented, describing every control-oriented model that led to the development of an adaptive model-based combustion control system. The complete controller has been developed in the context of the collaboration with Ferrari GT and it allowed to completely redefine the knock intensity evaluation as well as the combustion phase control. The second chapter is focused on the activity related to a prototyping Port Water Injection system that has been developed and tested on a turbocharged spark ignition engine, within the collaboration with Magneti Marelli. Such system and the effects of injected water on the combustion process were then modeled in a 1-D simulation environment (GT Power). Third chapter shows the development and validation of a control-oriented model for the real-time calculation of exhaust gas temperature that represents another important limitation to the performance increase in modern boosted engines. Indeed, modelling of exhaust gas temperature and thermocouple behavior are themes that play a key role in the optimization of combustion and catalyst efficiency.

Applicazione del sistema di gestione per la salute e sicurezza sul lavoro in conformità al nuovo standard ISO 45001:2018, un caso di studio in Rosetti Marino SpA.

L’implementazione di un sistema di gestione può rappresentare un’opportunità di crescita per quelle organizzazioni che riescono ad integrare efficacemente la gestione degli aspetti di salute e sicurezza con gli altri sistemi presenti, quali il sistema di gestione strategica o il sistema di comunicazione interno. Un sistema di gestione non garantisce, in modo diretto, performance migliori, ma se utilizzato con coerenza rispetto ai valori aziendali, stabiliti nella politica di gruppo, permette di gestire le responsabilità, i processi, le tempistiche di attuazione e le non conformità rilevate in maniera adeguata. Alla luce di quanto esposto, l’obiettivo di questo lavoro è stato quello di: 1. esaminare i requisiti del nuovo Standard ISO 45001:2018 e della OHSAS 18001:2007 in via di sostituzione; 2. effettuare la gap analysis, ovvero un’analisi degli scostamenti relativa ai contenuti della ISO 45001:2018 a partire dal sistema di gestione salute e sicurezza aziendale certificato OHSAS 18001:2007; 3. definire le azioni necessarie ad assicurare la transizione della certificazione dall’attuale Standard OHSAS 18001:2007 al suddetto ISO 45001:2018. Il lavoro è scaturito nel corso dello svolgimento di un tirocinio presso Rosetti Marino S.p.A. all’interno del reparto HSSE-Q che si occupa di salute e sicurezza sul lavoro, protezione dell’ambiente e qualità dei processi produttivi.

Studio sperimentale di barriere di sicurezza integrate e delle opere di sostegno

Il problema del rumore derivante dai volumi di traffico sempre crescente richiede la ricerca di svariate soluzioni, tra cui l'installazione di barriere di sicurezza e antirumore, definite anche integrate. La tesi, svolta in collaborazione con Piacentini Ingegneri srl, dopo un primo inquadramento del problema dei livelli di rumore eccessivi e dei limiti imposti da normativa, descrive le possibili soluzioni trovate nel tempo e in corso di ricerca. Vengono dunque descritte nel dettaglio le barriere integrate, specialmente quelle trovate nei tratti autostradali di Genova e Milano nel corso del tirocinio svolto presso Piacentini Ingegneri srl. È stata eseguita una modellazione FEM delle barriere Integauto-s e diverse prove sperimentali sui new jersey e sulle opere di supporto alle barriere (pull-out, carotaggi, prove a trazione, ecc). Dai certificati delle prove si ricavano i parametri di resistenza degli elementi (barriera e cordoli di sostegno) grazie ai quali, in aggiunta alla documentazione originale fornita da Autostrade per l'Italia, si raggiunge il Livello di Conoscenza accurato, il massimo possibile: LC3. Ciò è indispensabile per rispettare la procedura per il rialzamento delle barriere integrate concordate tra le 2 società sopracitate. Quindi, si procede con le verifiche delle barriere e delle opere di supporto alle barriere (cordolo su terreno, cordolo con micropali o pali, cordolo su opera d'arte esistente, pile da ponte). L'intera tesi è finalizzata alla definizione delle altezze delle barriere integrate, in quanto per motivi di sicurezza erano state abbassate. I calcoli strutturali, la modellazione FEM e le prove condotte hanno portato alla conoscenza massima possibile delle seguenti barriere: Integauto-s, NJBP C1.2 Martellona, e NJBP Ecotecnica (trovate nei tratti autostradali oggetto di rialzamento).

Novel Machine-Learning Based IC Testing Strategy

The final goal of the thesis should be a real-world application in the production test data environment. This includes the pre-processing of the data, building models and visualizing the results. To do this, different machine learning models, outlier prediction oriented, should be investigated using a real dataset. Finally, the different outlier prediction algorithms should be compared, and their performance discussed.

Sustainable pavements for rural scenarios: laboratory and in-situ characterization of recycled materials and innovative construction solutions

Growing need for infrastructure has led to expanding research on advances in road pavement materials. Finding solutions that are sustainable, environmentally friendly and cost-efficient is a priority. Focusing such efforts on low-traffic and rural roads can contribute with a significant progress in the vital circulatory system of transport for rural and agricultural areas. An important alternative material for pavement construction is recycled aggregates from solid wastes, including waste from civil engineering activities, mainly construction and demolition. A literature review on studies is made; it is performed a planned set of laboratory testing procedures aimed to fully characterize and assess the potential in-situ mechanical performance and chemical impact. Furthermore, monitoring the full-scale response of the selected materials in a real field construction site, including the production, laying and compaction operations. Moreover, a novel single-phase solution for the construction of semi-flexible paving layers to be used as alternative material to common concrete and bituminous layers is experimented and introduced, aiming the production and laying of a single-phase laid material instead of a traditional two phases grouted macadam. Finally, on a parallel research work for farming pavements, the possible use of common geotechnical anti-erosive products for the improvement of soil bearing capacity of paddock areas in cattle husbandries of bio-farms is evaluated. this thesis has clearly demonstrated the feasibility of using the sustainable recycled aggregates for low-traffic rural roads and the pavements of farming and agriculture areas. The pavement layers constructed with recycled aggregates provided satisfying performance under heavy traffic conditions in experimental pavements. This, together with the fact that these aggregates can be available in most areas and in large quantities, provides great impetus towards shifting from traditional materials to more sustainable alternatives. The chemical and environmental stability of these materials proves their soundness to be utilized in farming environments.

Verifiche di sicurezza delle apparecchiature elettromedicali

La struttura di un ospedale è notevolmente complessa nella sua organizzazione e conduzione, ed è per di più sollecitata a continue trasformazioni di carattere tecnologico ed organizzativo. Pertanto è essenziale, in una struttura sanitaria, il ruolo svolto dall’Ingegneria Clinica, che è quello dell’applicazione dei metodi e delle competenze specifiche proprie dell’ingegneria all’organizzazione, alla gestione e all’uso sicuro ed appropriato della strumentazione biomedica. Il seguente elaborato tratta le verifiche di sicurezza delle apparecchiature elettromedicali (EM) con una particolare attenzione agli aspetti normativi che le contraddistinguono e al ruolo dell’ingegnere clinico. Parlare di sicurezza per le tecnologie biomediche, significa garantire l’utilizzo delle stesse in assenza di rischi per l’utilizzatore e per il paziente, perciò il concetto di rischio è analizzato accuratamente. Oltre alla manutenzione correttiva è compito dell’ingegnere clinico programmare strategie di manutenzione preventiva per ottimizzare la durata fisiologica degli apparecchi EM e garantirne la qualità delle prestazioni erogate a lungo termine. L’utilizzo o il semplice invecchiamento di una qualsiasi apparecchiatura ne provoca infatti l’usura dei materiali e la deriva delle caratteristiche, aumentando la probabilità di guasto ed avaria. Pertanto la definizione di procedure di verifica elettrica periodica diventa fondamentale per l’individuazione di gran parte di quelle situazioni di compromissione della sicurezza che sono causa di danni e incidenti. Il loro scopo è quello di accertarsi che un’apparecchiatura abbia mantenuto nel tempo le caratteristiche di sicurezza dichiarate dal produttore e certificate dalla marcatura di conformità CE. Per completare l’iter di verifica di sicurezza e definirne il livello minimo accettabile è essenziale eseguire, oltre alle verifiche elettriche, le verifiche funzionali per valutare l’efficacia delle singole funzioni e prestazioni.

Tecniche di group testing per il rilevamento di SARS-CoV-2

Oggigiorno l'individuazione diagnostica precoce della SARS-CoV-2 attraverso tamponi molecolari è fondamentale per interrompere la trasmissione del virus. Tuttavia, il monitoraggio della diffusione virale attraverso il test standard di RT-qPCR individuale comporta un elevato costo per ciascun tampone nasofaringeo analizzato e i reagenti chimici per l’estrazione dell’RNA virale sono sempre meno disponibili. Per ovviare a tali ostacoli, è stata ripresa la tecnica di group testing, sviluppata per la prima volta da Dorfman nel 1943 per individuare i soggetti affetti da sifilide prima del loro arruolamento. Questa strategia minimizza il numero di test condotti su un insieme di campioni: se un gruppo di n campioni risulta negativo, allora la condizione di ciascuno di essi è stata determinata mediante un solo test invece che con n test individuali. Negli ultimi due anni sono state sviluppate strategie in grado di migliorare le prestazioni del test di gruppo: per scenari a bassa prevalenza l’algoritmo dell’ipercubo rileva un singolo campione positivo in pool con dimensioni fino a 100 campioni attraverso due o più turni di test; invece, il P-BEST utilizza un solo turno di analisi, ma le dimensioni massime dei pool sono più ridotte. Per scenari ad alta prevalenza (10%) il team italiano dell’Università di Bologna ha progettato un metodo che identifica e rileva i membri infetti con un solo turno di test. Tuttavia, affinché il group testing sia efficace come l’analisi individuale dei tamponi molecolari, è necessario minimizzare l’effetto di diluizione, correlato alla dimensione del pool e causa di insorgenza di falsi negativi, nonché di un calo nella sensibilità nei test. I dati ottenuti da questi studi hanno dimostrato che questa strategia offre grandi potenzialità. Essa è essenziale per le indagini di routine della popolazione e concede vantaggi amplificati soprattutto se vengono testati soggetti quotidianamente in contatto tra loro, come famiglie o colleghi di lavoro.

Ricerca delle vulnerabilità e Penetration Test per Architetture Serverless

Il lavoro di tesi proposto è volto allo studio delle architetture Serverless, strutture che permettono agli sviluppatori di comporre facilmente applicazioni distribuite su molti servizi all’interno di un cloud, senza la necessità di gestire il server. Più nello specifico sono state studiate le FaaS (Function-as-a-Service), un modello di elaborazione cloud basato su eventi in cui il codice viene distribuito in container gestiti dalla piattaforma, e successivamente eseguito on-demand. A seguito di una prima parte di ricerca dello stato dell'arte, l'attenzione si è spostata sulla ricerca di vulnerabilità nel contesto del servizio OpenFaaS, un framework open-source che permette agli sviluppatori di distribuire facilmente funzioni e microservizi. Il deployment è stato fatto faasd, quest’ultimo è una semplificazione di OpenFaaS, usa le stesse componenti e lo stesso ecosistema di OpenFaaS ma usa Containerd al posto di Kubernetes. Dopo una prima fase di installazione e log-in il lavoro si è concentrato nelle varie metodologie di penetration test, nonché di ricerca delle vulnerabilità di sicurezza associate a tale paradigma. In informatica, il penetration test è il processo operativo di analisi o valutazione della sicurezza di un sistema o di una rete, simulando l'attacco di un potenziale utente malintenzionato. Nell'ultima fase sono stati condotti vari tentativi di attacco al sistema OpenFaaS tramite l'ausilio di alcuni tool. Inizialmente è stata fatta un'analisi della rete e del traffico tramite tool quali NMAP e Wireshark, per comprenderne meglio la struttura e come faasd creasse le funzioni a partire dai container. Infine, tramite OpenFaaS sono state create delle funzioni per testare la sicurezza e l'affidabilità di quest'ultima. In particolare, le funzioni indagano all'interno dei container al fine di comprendere la possibilità di eseguire code injection e rilevare possibili dati sensibili nel filesystem dell'immagine Docker così come nelle variabili d'ambiente.