Mérővillamosként működik Vinkó Ákos díjazott találmánya

Dr. Vinkó Ákos, az Út- és Vasútépítési Tanszék adjunktusa Doktori Innovációs Díjat kapott a villamospálya egyenetlenségeit egy kerékre szerelhető szerkezettel mérő találmányáért, amely már a gyakorlatban is bizonyít: a BKV Zrt. 2018 tavasz óta működő mérővillamosa az ő ötlete alapján készült el. Bár a díj apropóján beszélgettünk, elsősorban maga a módszer és az ehhez kapcsolódó találmány érdekes.

Tóth Flóra interjúja

Tóth Flóra: Pontosan mivel foglalkoztál a doktori disszertációdban, amiért nemrég díjat is kaptál?

Vinkó Ákos: A villamospályák avultságával, illetve annak a vizsgálatával. A módszer, és eszköz, amit kifejlesztettem azt segíti, hogy a villamospálya műszaki állapotát, annak változásait hogyan lehet objektíven, automatikusan diagnosztizálni. Ez egy rezgésdiagnosztikán alapuló módszer a közúti vasúti pálya állapotának felmérésére. Korábban ugyanis úgy történt a pályaállapot-felmérés, hogy kiment a vonalbejáró, szabad szemmel szemrevételezte, és az ő műszaki tudása határozta meg az állapotfelmérés minőségét. Ezeken a villamospályákon ráadásul időnként még autók is járnak a villamoson túl, tehát maga a feladat végrehajtása is sokszor nehézségbe ütközött. Mindenképpen kellett egy olyan objektív állapotfelmérési módszer, amivel automatikusan, ezeknek a tényezőknek a kizárásával lehet meghatározni a villamospálya terhelés alatti általános műszaki állapotát. Amit kifejlesztettem, majd a Metalelektro Méréstechnikai Kft. segítségével meg is valósítottunk, az egy új vizsgálati módszer, és egy új eszköz is egyben. Az az egésznek a lényege, hogy a villamosok amúgy is végig járják a pályát. Éppen ezért nem kell egy embernek is végéig gyalogolni, elég a villamosra helyezni egy eszközt, ami a gyalogbejárást helyettesíti, mert úgyis végigmegy a vonalon. Az eredeti elképzelésem szerint a mérőrendszert üzemben menetrendszerint közlekedő járművekre szereltük volna fel, de a BKV másképp döntött, és a méréseiket végző cég segítségével létrehoztak egy Mérővillamost, ami bizonyos időközönként végig járja a teljes budapesti hálózatot. A mérővillamos az általam kifejlesztett módszerrel végzi el a pályaállpot minősítését, és osztja kategóriákra a pályaszakaszokat. Egy kiértékelő szoftver is készült, ami tulajdonképpen tartalmazza azokat az algoritmusokat, amiket a doktori értekezésemben dolgoztam ki.

Magán a mérővillamoson most már van felsővezeték mérő rendszer is, amivel az felsővezeték műszaki állapotár ellenőrzik. Jelenleg folyamatban van egy pályageometriai mérőrendszer telepítése is. Egy komplex mérővillamost szeretne a BKV kialakítani, de magát az alapötletet az én pályadiagnosztikai rendszerem adta.

 

 

Fotó: Holló Ádám BKV Zrt., Vilamos Járműműszaki Főmérnökség, Szépilona kocsiszín

 

T. F.: Pontosan mi az újdonság a vizsgálati módszeredben?

V. Á.: A gyorsulásmérő szenzorokat a vasúti pályafelügyeletben már régóta széleskörűen alkalmazzák hasonló diagnosztikai célokra. Csakhogy a közúti vasúton alkalmazott alacsony üzemi sebesség miatt a szabálytalan járműmozgást jellemző gyorsulásadatok is kicsik, ezért a hagyományos módszerekkel nem igazán lehet kiértékelni a mért adatokat. Ami az én rendszeremben  újdonság, az az, hogy a forgó kerékre került a gyorsulásmérő szenzor. Ez első körben bonyolításnak tűnik, nekem sem volt elsőre triviális, hogy ez miért jó. De ennek köszönhetően, hogy a keréken forog a szenzor egyrészt a megtett út is meghatározható, hiszen a szenzor egyfajta fordulatszámmérőként is működik. A forgómozgásból adódóan  egy olyan többletterhelés keletkezik, ami kis sebességnél is megfelelő nagyságú gyorsulásokat ébreszt, ami alapján kis sebességnél is ki lehet mutatni nem csak a súlyos, de még a közepes hibákat is. Az egész járműdinamikai mérőrendszernek a lényege a forgókerékre felkerült szenzorok. Ez okozta a legnagyobb problémát is a megvalósítást végző Metalelektro Kft-nek, mivel vezeték nélkül kellett megoldani az adattovábbítást. Maga a módszer tulajdonképpen a szabálytalan járműmozgásokat (kigyózás, bólintás, támolygás) vizsgálja és indirekt módon ítéli meg a pálya műszaki állapotát. A kifejlesztett algoritmusok nemcsak a hiba helyét és típusát adják meg, hanem információt adnak a hiba súlyosságáról is. Tehát megmondja, hol van a hiba, megmondja milyen jellegű, és hogy mennyire súlyos.

T. F.: Honnan jött az ötlet, hogy a kerékre szereld az eszközt?

V. Á.: Hirtelen elindulásnál, vagy fékezésnél a kerék kipöröghet, megcsúszhat, és ez a jelenség a pályaszerkezet, azaz a sínfej meghibásodásához, jellegzetes kopási formáinak kialakulásához vezethet. Az MSc-s diplomamunkámban egy kerékmegcsúszás okozta speciális sínhibát vizsgáltam nagysebességű kamerával különböző intenzitású fékezések és gyorsítások esetén. De ez nem volt jó módszer, a jármű oldalára kellett volna rögzíteni a kamerát, hogy együtt mozogjon vele. Ebből jött az ötlet, hogy a kerékre kellene valamit fölszerelni. A gyorsulásmérőszenzor alkalmazása mellett döntöttem, amit először biciklivel teszteltem a Margit szigeten. A murvás részen néztem a kerékre szerelt gyorsulásmérő szenzor segítségével, hogy a kipörgő kerék milyen nyomot hagy, hogy viselkedik stb. Utána elkezdtem gondolkodni hogyan lehet a partner cégtől kapott gyorsulásmérőt felrakni a villamos kerekére.

T. F.: Miért kezdtél el ezzel a témával foglalkozni?

V. Á.: A doktori témám a konzulenseimtől jött. Általában a konzulensek azok, akik jobban rálátnak a szakterületre. Éppen ezért nagyon hálás vagyok Dr. Kormos Gyulának és Dr. Bocz Péternek, akik az elejétől fogva látták, hogy mely témát lenne jó részletesen vizsgálni. Ez volt a közúti pályadiagnosztika fejlesztése.Ekkor még nem tudtam, hogyan álljak neki. Volt egy pár izgalmas sínhiba, amelye kialakulásának okát elkezdtem részletesen vizsgálni, például a Kálvin téren volt a sínkoronán egy érdekes gördülő fáradásból eredő sínhiba, ami a teljes keresztmetszetben megfigyelhető volt. Milliméteres bemélyedések, nagyon sok. Fényképeket készítettem és elemeztem a hibák kialakulásának okait. Arra jöttem rá, hogy a kerékmegcsúszás okozhatja. Ezt először nagysebességű kamerával elemeztem. Ekkor kerültem kapcsolatba a Metalelektro Méréstechnikai Kft-vel, akik síndiagnosztikával, illetve pályadiagnosztikai célű eszközök gyártásával foglalkoztak, tőlük kaptam azt az eszközt, amit később a kerékre szerelve próbáltam használni, és amiből maga a módszer született.

 

T. F.: Valaki javasolta, hogy pályázz a Pro Progressio díjra?

V. Á.: Saját ötlet volt. De az utolsó pillanatban adtam be végül, mert előtte nem jutott rá idő. Úgy voltam vele, hogy mindenképpen megcsinálom, mert volt már egy-két lehetőség, amit kihagytam és utólag bántam meg. Azért nem volt megterhelő, mert a doktorihoz alapból is nagyszámú kiegészítő dokumentációt kellett  csinálni, és azok megfeleltek ide is. Ezek után elég későn tudtam meg, hogy díjat kapok, nagyjából a díjátadó előtt 5 nappal. Annyira elhúzódott, hogy már kerestem az alapítványt, hogy megfelelt-e egyáltalán a pályázatom. De végül kiderült, hogy megkaptam az Innovációs Díjat, aminek természetesen nagyon örültem.

 

T. F.: Nagyon izgalmas ez a kutatási terület, főleg a hallgatóknak, akik valószínűleg maguk is napi szinten villamosoznak. Be tudnak kapcsolódni egy ilyen projektbe ők is?

V.Á.: Ebbe a projektbe akkor még nem tudtak belecsatlakozni, mert doktorandusz voltam, amikor belekezdtem. Ez azóta szerencsére megváltozott, és több érdeklődő hallgatóval foglalkozunk ezzel a szakterülettel..

Egy korábbi diplomázó hallgatómmal csináltunk egy olyan telefonos applikációt, amely összegyűjti és szinkronizálja az okostelefonban elérhető összes szenzoradatot. Mára már az inerciális szenzorokat nemcsak az irányítástechnikában, robotikában használják, hanem a mindennapi élet részévé váltak, hiszen minden okostelefonban megtalálhatók. Többek között a giroszkóp, a GPS, a gyorsulásmérőszenzorok adatait – ezek mind háromtengelyű adatok, amikből rengeteg következtetést tudunk levonni a szabálytalan járműmozgások és a vasúti pálya műszaki állapotának megítélése tekintetében is. A mostani TDK-n is volt egy hallgató, aki ezt a telefonos megoldást használta a dolgozatában, és nyert is vele (Gonda Evelyn: A pálya-jármű kölcsönhatás mozgásgeometriai vizsgálata közúti vasúti kitérőkben és kis sugarú pályaívekben okostelefonok szenzoradatainak felhasználásával című munkája – a szerk.).