Система оптоволоконних датчиків дозволяє уникнути аварій і катастроф на залізницях
Група інженерів і дослідників з Політехнічного університету Гонконгу завершує виконання семирічного проекту, в рамках якого була розроблена система контролю стану високошвидкісних залізничних магістралей. В рамках тривалої дослідної експлуатації система, що складається з безлічі спеціальних волоконно-оптичних датчиків, зареєструвала 30 випадків "аномальних коливань" на контрольованому 36-кілометровій ділянці магістралі. І всі ці випадки були раннім проявом проблем із залізничним полотном, несвоєчасне усунення яких могло стати причиною залізничних катастроф, які могли б забрати чимала кількість людських життів.
Основою нової діагностичної системи є оптоволоконні датчики з гратами Брегга (fiber Bragg gratings, FBG), які є відбивачами світла, спеціально створюваними всередині структури оптоволоконного кабелю. Ці грати завжди відбивають світло певної довжини хвилі, але якщо кабель, в якому містяться решітки Брегга, механічно пов'язати із залізничним полотном або критичними вузлами конструкцій залізничних поїздів, то довжина хвилі відбиваного ґратами світу буде змінюватися пропорційно зусиллю деформації, що додається до оптоволоконному кабелю.
Вимірюючи коливання довжин хвиль світла, відбиваного ґратами Брегга всередині кабелю, можна ідентифікувати аномальні і потенційно небезпечні рівні механічних коливань полотна, що виникають в результаті його несправності, та місця їх виникнення. Варто зауважити, що система є повністю оптичною. Це визначає надзвичайно високі показники її надійності, а робота системи абсолютно не залежить від рівня електромагнітних завад, сили сонячних магнітних бур та інших факторів, які надають згубний вплив на роботу звичайних електронних систем.
За сім років дослідної експлуатації система виробила близько 10 мільйонів вимірювань коливань залізничного полотна ділянки високошвидкісної магістралі, що сполучає Гонконг з Китаєм. І з загального ряду цих 10 мільйонів вимірювань тільки тридцять виділялися своєю незвичайністю, що дозволило своєчасно звернути увагу залізничних експлуатаційних служб на проблемні ділянки полотна і усунути несправності до того, як вони стали причиною катастроф. Крім раннього виявлення виникаючих несправностей залізничного полотна, впровадження системи буде мати чималий "побічний" економічний ефект. Лише на 36-кілометровому дослідній ділянці магістралі за рік було зекономлено близько 250 тисяч доларів за рахунок усунення цілого загону колійних обхідників, які оглядають полотно візуально і практично вручну виявляють його несправності.
В даний час проводяться установка оптоволоконної діагностичної системи на полотнах залізниць всіх приміських маршрутів в Гонконзі. Також незабаром планується початок розгортання таких систем і на магістралях у Сінгапурі, Австралії та деяких інших країнах з розвиненим швидкісним залізничним сполученням.