14. července 2021 08:27

Železničním neštěstím by mohly zabránit chytré senzory. Čeští vědci je otestují na Tchaj-wanu

Nenápadný senzor na kolejnici, který zachytí jakékoliv vibrace a vzruchy, odešle signál a umělá inteligence vyhodnotí potenciální riziko. Takový by podle odborníků z Fakulty strojního inženýrství VUT mohl být recept pro zvýšení bezpečnosti na železnici. Na výzkumu spolupracují s tuzemskými a tchajwanskými partnery. Po nedávném železničním neštěstí, při kterém na Tchaj-wanu přišlo o život přes pět desítek lidí a na dvě stovky utrpělo zranění, se bezpečnost pro tamní úřady stala prioritou. Testovací nasazení nadějné technologie z Česka chtějí proto Tchajwanci maximálně urychlit.

Vědci při testování senzorů na trati v Brně-Králově Poli (foto: Jan Prokopis, VUT)

Vlakem z Tchaj-peje jelo 2. dubna na 350 cestujících. Souprava tvořená osmi vagony vykolejila severně od města Chua-lien, když narazila do nákladního vozidla, které se na trať u ústí tunelu zřítilo ze silnice nad kolejemi. Bilance nejhoršího železničního neštěstí v historii ostrova byla tragická. Podobným tragédiím by mohly pomoci předcházet chytré technologie, na kterých pracují odborníci ze strojní fakulty VUT v Brně.

„Na kolej nalepíme senzor, který se stane součástí kolejnice, díky elektronice a připojení k internetu věcí posílá veškeré zachycené signály o dění na trati do cloudového úložiště. Tuto část vývoje řešíme ve spolupráci s českými firmami ALIS Tech a Drážní revize, která projekt za českou stranu řídí. Tchajwanská strana má na starost zpracování signálů metodami umělé inteligence. Pokud by se výstupy podařilo napojit na drážní systémy, může náš systém sloužit jako včasné varování, například pro zastavení vlaku. Podobným nehodám bychom tak mohli předejít,“ popisuje Zdeněk Hadaš z Ústavu mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky FSI VUT.

Docent Zdeněk Hadaš při instalaci senzorů (foto: Jan Prokopius, VUT)

Výzkumníci chytrou technologii původně vyvíjeli jako doplněk pro současný způsob kontroly, kdy se musí kolejiště vizuálně sledovat. „Původně jsme systém zamýšleli pro aplikace prediktivní údržby, tedy abychom na změny v kolejišti přišli dříve, než bude viditelné nějaké poškození. Tchaj-wan má ale i další potřeby. Je to velmi hornatý ostrov, který je seizmicky aktivní, často tam dochází k zemětřesením či sesuvům půdy. Proto je pro ně zajímavé využít takovéto chytré měřicí body pro včasné varování, například v kombinaci s kamerovými systémy,“ říká Hadaš a potvrzuje, že po nedávném železničním neštěstí tlačí tchajwanští partneři na co nejrychlejší nasazení systému do testovacího provozu. Vývoj finančně podpořila Technologická agentura ČR i tchajwanské Ministerstvo vědy a techniky.

Na testování senzorů se přijel podívat i prof. Hong-Wei Yen z tchajwanského Ministerstva vědy a techniky (foto: Jan Prokopius, VUT)

Zachytí každou ránu kamenem

Čeští výzkumníci za sebou mají sérii prvních testů, které ukazují, že technologie funguje. „Vyzkoušeli jsme, že senzor zachytí jakýkoliv vzruch, třeba jen to, když jsme na kolejnici poklepali kamenem. Pokud dojde k nenadálé situaci, například na kolej spadne sesuv půdy či kamení, dojde k zemětřesení, prasknutí koleje, nebo na ni najede automobil, jsme schopni tuto událost zachytit a vyhodnotit na serveru,“ vysvětluje Hadaš. Dosah senzoru je zhruba 20 až 25 metrů. „Technologie je cenově poměrně dostupná, jeden snímací bod jsme schopni udělat za zhruba 10 000 korun. Na kritická místa by se technologie dala v testovacím režimu ihned nasadit,“ ujišťuje Hadaš.

Počítač zobrazuje vibrace zachycené senzory (foto: Jan Prokopius, VUT)

Plány na instalaci senzorů na Tchaj-wanu zatím hatí pandemie koronaviru. Výzkumníci proto připravují další dlouhodobé testy v Česku, a to na soukromých tratích dvou velkých průmyslových podniků. „Zajistit dlouhodobé testování na běžné trati s civilním provozem je v Česku a i v Evropě z hlediska legislativy obtížné,“ říká Hadaš. Během pandemie s kolegy vytvořili senzor druhé generace a plánují i vývoj vlastních komponent. „Zatím kupujeme komerčně dostupné piezoelelektrické kompozity, pokud bychom ale vyvinuli vlastní, můžeme tím cenu systému řádově snížit,“ uzavírá Hadaš.

Projekt s názvem Cenově dostupný chytrý snímací systém pro železnice 4.0, číslo projektu TM01000016 je spolufinancován se státní podporou Technologické agentury ČR v rámci Programu na podporu aplikovaného výzkumu, experimentálního vývoje a inovací DELTA 2.

www.fme.vutbr.cz