Zapojenie výskumníkov do procesu transferu technológií v oblasti IDS

13. 11. 2024, CTT CVTI SR

IDS v železničnej doprave

Inteligentné dopravné systémy (IDS) zohrávajú ‎‎‎‎‎‎‎‎‎významnú‎ úlohu v efektivite, plynulosti, rýchlosti a bezpečnosti dopravy. V železničnej doprave nachádzajú využitie aj pri získavaní informácií o technickom stave železničnej infraštruktúry. Trend automatizácie a digitalizácie sa aplikuje do diagnostiky technického stavu železničnej infraštruktúry. Na túto požiadavku praxe reflektovali aj výskumníci z Katedry fyziky na Fakulte elektrotechniky a informačných technológií Žilinskej univerzity a vyvinuli optický vláknový snímač na monitorovanie dynamických parametrov železničnej premávky.

Využitie snímačov v praxi

Aktuálne sú praxou veľmi žiadané snímače založené na optických vláknach kvôli ich vlastnostiam, ako sú malé rozmery, nízka hmotnosť, vysoká citlivosť a odolnosť voči elektromagnetickému rušeniu. Princíp činnosti optického vláknového snímača na monitorovanie dynamických parametrov železničnej premávky vyvinutý výskumníkmi UNIZA je založený na Fabry–Perotovom interferometri. Ako optický rezonátor slúži jednomódové optické vlákno, pričom samotné čelá vlákna predstavujú čiastočne odrazné plochy, tzv. zrkadlá. Monochromatické svetlo vstupujúce do jednomódového optického vlákna z naväzovacieho vlákna sa čiastočne odráža od vstupného a koncového čela vlákna a vstupuje späť do naväzovacieho vlákna, kde spolu interferujú. Veľkosť interferenčného signálu závisí od dĺžky optického vlákna tvoriaceho optický rezonátor. Ak sa zmení dĺžka vlákna, prejaví sa to zmenou úrovne interferenčného signálu. Výhody takéhoto riešenia oproti existujúcim snímačom a riešeniam sú najmä nižšie náklady na vyhodnocovaciu jednotku a možnosť snímania viacerých parametrov prevádzky súčasne. 

Dôležitý úžitkový vzor

Predmetné technické riešenie snímača je chránené platným úžitkovým vzorom. V rámci procesu zabezpečenia ochrany tohto technického riešenia výskumníci spolupracovali s Centrom pre transfer technológií UNIZA (CTT UNIZA). Spolu s CTT UNIZA boli konzultované aj jednotlivé fázy overovania funkčnosti snímača od vývoja prototypu až po overenie pripravenosti predmetnej technológie do stupňa TRL 8. Rovnako boli s CTT UNIZA konzultované aj obsahy pripravovaných výskumných projektov a projektov spolupráce s praxou viazané na toto technické riešenie, aby bolo zabezpečené nakladanie s týmto duševným vlastníctvom v súlade so všetkými internými predpismi UNIZA.

Spolupráca s komerčným partnerom

Ako kľúčová pri určovaní vlastností navrhnutého optického snímača sa ukázala spolupráca so spoločnosťou Betamont, s. r. o., ktorá  disponuje testovacím železničným úsekom vybaveným vysokorýchlostnou kamerou a ďalšími snímačmi založenými na piezoelektrickom jave, umiestnenými na koľaji. Vyvinutý optický snímač bol prilepený polymérnym lepidlom zospodu koľaje do stredu medzi dva podvaly v tesnej blízkosti snímačov obsluhovaných spoločnosťou Betamont, s. r. o. Naväzovacím vláknom bol interferenčný signál privedený do opticko–elektrického prevodníka a zobrazený pomocou osciloskopu.

V rámci meracej etapy, keď bolo zaznamenaných niekoľko desiatok prejazdov vlakových súprav, bolo zistené, že na niektorých častiach časových záznamov sa prejavujú poruchy, čo znemožňovalo získať správnu informáciu o prejazde. Po preštudovaní fotografických záznamov, ktoré boli vyhotovené počas jednotlivých prejazdov vysokorýchlostnou kamerou, sa zistilo, že ten istý vagón (resp. koleso) po opätovnom prejazde daným miestom vykazuje obdobné znaky. Z toho bolo možné následne vyvodiť záver, že poruchy záznamu nie sú spôsobené vlastnosťami snímača, ale práve vlastnosťami vagónov. Taktiež bola overená funkčnosť snímača. Následne sa získavali informácie o stave vozidla v prípade záznamu obsahujúceho poruchu.

Počas vývoja snímača a súvisiaceho výskumu, ako aj vo väzbe na jednotlivé  fázy overovania úrovne pripravenosti technológie, výskumníci identifikovali ďalší potenciál využitia predmetného snímača v praxi, a to pri určovaní rýchlosti prejazdu vlaku, počtu náprav (kolies), prítomnosti vlaku v určitom úseku. Taktiež môže predmetný snímač slúžiť na predselekciu prekročenia povolenej hmotnosti vagóna, nerovnomerného zaťaženia jednotlivých kolies v rámci vagóna a taktiež na zisťovanie niektorých kazov na kolesách.

Ak vás zaujímajú ďalšie informácie, prečítajte si článok „Zapojenie výskumníkov do procesu transferu technológií v oblasti IDS “ v časopise TRANSFER TECHNOLÓGIÍ bulletin.