Po 8 letech působení jako akademický pracovník na Katedře telekomunikační techniky Ing. Marcel Fajkus, Ph.D. dne 18. 2. 2025 úspěšně obhájil svou habilitační práci s názvem:
Využití optovláknových Braggovských senzorů pro zvýšení bezpečnosti železniční dopravy
Tato práce otevírá nové pohledy na to, jak moderní optovláknové technologie mohou zásadně zlepšit bezpečnost v železniční dopravě, a přináší řešení aktuálních problémů, kterým čelí tradiční zabezpečovací systémy.
🔍 Jak zvýšit bezpečnost na železnici? Optovlákna mají odpověď.
V úvodu habilitace jsem analyzoval současné konvenční zabezpečovací systémy v železniční dopravě a jejich omezení. Významná část práce se zaměřuje na povinně zaváděný jednotný železniční zabezpečovací systém ETCS, který má sjednotit evropskou železniční síť. Přesto i ETCS stále doporučuje použití konvenčních detekčních systémů, které jsou však náchylné na elektromagnetické rušení a mají vysoké nároky na údržbu.
Právě optovláknové Braggovské senzory (FBG) přinášejí řešení těchto problémů díky své odolnosti vůči rušení, dlouhodobé spolehlivosti a možnosti monitorování na velké vzdálenosti bez nutnosti lokálního napájení.
🚦 Zabezpečení železničních přejezdů: Dva přístupy k prevenci tragédií
Klíčovým prvkem prevence nehod na železničních přejezdech je schopnost včas detekovat uvíznutý automobil na přejezdu a efektivně informovat přijíždějící vlak o hrozícím nebezpečí. Cílem je umožnit vlaku autonomní reakci, zejména jeho včasné zastavení.
V rámci výzkumu realizovaného v FBGLab byly navrženy dva inovativní přístupy, které mají potenciál minimalizovat riziko střetu vlaku s automobilem:
1) Braggovské senzory v polymerovém zapouzdření
Tyto senzory se integrují přímo do povrchu vozovky. Jejich schopnost detekovat i malé deformace umožňuje spolehlivě identifikovat vozidla uvíznutá na přejezdu.
2) Mobilní FBG senzor
Mobilní FBG senzor přenosné řešení pro dočasný monitoring kritických přejezdů. Tento pás lze snadno instalovat a odstranit podle aktuální potřeby, což umožňuje rychlou reakci na měnící se dopravní situaci.
🚂 Monitorování kolejových vozidel: Dva patentované systémy v reálném provozu
1) Intenzitní optovláknový senzor
Tento senzor je instalován mezi podkladnici a kolejnici. Při průjezdu kolejového vozidla dochází ke změně intenzity světla v optickém vlákně v důsledku zatížení. Výsledek? 100% detekce podvozků a téměř dokonalá přesnost u detekce jednotlivých náprav. Vysoká spolehlivost a minimální údržba dělají z tohoto systému ideální řešení pro městské i meziměstské tratě.
Tento intenzitní optovláknový senzor je patentován a licencován firmě, která jej plánuje nasazovat v tramvajovém provozu po celé České republice.
2) Braggovský senzor instalovaný na patu kolejnice
Tento přístup je založen na měření deformace kolejnice, které vzniká vlivem projíždějicího kolejového vozidla. Pro měření těchto deformací se využívá FBG senzor, který se implementuje na patu kolejnice pomocí montážního bloku. Jelikož bezpečností předpisy zakazují narušení integrity železničního svršku, je montážní blok navržen tak, že se na patu kolejnice instaluje pomocí šroubů. Tento přístup dosahuje nejen 100 % úspěšnosti detekce jednotlivých náprav, ale umožňuje také ve spojení s vhodným signálovým zpracováním také detekci plochých kol. Vzhledem k robustnosti, odolnosti vůči povětrnostním vlivům, vysoké citlivosti a možnosti měření na desítkách míst současně pomocí jediného optického vlákna, představuje ideální řešení pro monitorování kolejových vozidel na vysokorychlostních železničních tratí.
Řešení je duševně chráněno patentem a licencováno Dopravnímu podniku Ostrava, který jej využívá pro monitorování plochých kol s cílem zefektivněji údržby vozoveho parku.
🔭 Co dál? Budoucnost výzkumu v FBGLab
Tato habilitační práce představuje jen začátek. V rámci FBGLab se nyní zaměřujeme na:
🌐 Dlouhodobé testování na vysokorychlostních železničních tratí
⚡ Vývoj systémů pro dynamické vážení kolejových vozidel – s cílem zvýšit bezpečnost a efektivitu železniční dopravy.
🌡 Rozšíření senzorických sítí pro sledování infrastruktury – detekce teplotních změn, vibrací a mechanických deformací pro včasnou identifikaci kritických stavů.
🚀 Závěrem
FBG senzory přinášejí revoluci v tom, jak o bezpečnosti železniční dopravy přemýšlíme. Tyto spolehlivé senzory představují budoucnost železničního monitoringu.
V FBGLab jsme připraveni tuto budoucnost tvořit.
🌐 Sledujte nás – budoucnost železnice právě přijíždí. 🚉✨