Nedestruktivní optovláknový senzorový systém pro měření rychlosti v dopravním provozu

Abstract

Disertační práce popisuje návrh, realizaci a otestování nového způsobu detekce a měření rychlosti vozidel s primárním zaměřením na silniční provoz do rychlosti 100km/h, který lze využít v koncepci SMART Cities. Uvedené výsledky v této práci potvrzují, že podobný přístup lze využít rovněž pro monitorování tramvajového provozu, provozu metra a vlakových souprav na železnici. Popsaný měřicí systém je založen na využití interference v optických vláknech. Základem řešení je sériové zapojení senzorických jednotek na bázi Mach-Zehnderova interferometru pracujících s jednovidovými telekomunikačními optickými vlákny standardu G.652.D. a G.653, vlnovou délkou 1550nm a nároky na výkon zdroje záření v řádech jednotek mW. Řešení popsaná v této disertační práci jsou v současné době chráněna autorským osvědčením (patent číslo 306992). Základem tohoto řešení je imunita vůči elektromagnetickým interferencím (EMI) a jednoduchá implementace, protože senzorické jednotky není nutné instalovat destruktivně do vozovky nebo kolejiště. Vzhledem k masivnímu rozšíření optických kabelů podél silnic a železničních tratí, které zabezpečují telekomunikační a bezpečnostní služby, je významnou výhodou i možnost přímého napojení senzorů na stávající infrastrukturu a možnost vzdáleného vyhodnocení. Měřicí systém byl dlouhodobě testován v reálném provozu a je charakterizován chybou v toleranci ± 3km/h udávané u úsekových měřicích systémů do rychlosti 100km/h v České republice.

My dissertation thesis describes a design, implementation, and testing of a new way of vehicles detection and speed measurement primarily used in the road transport with the speed limit up to 100kph, which can be utilized in the concept of SMART Cities. Results published in this thesis confirm that a similar approach can be also used for the monitoring of tram, underground and railway transport. The proposed measuring system is based on the interference in optical fibers. The key condition is that sensory units are connected in series on the basis of Mach-Zehnder interferometer working with single-mode optical fibers of G.652.D. and G.653 standards, with the wavelength of 1550nm and demands on the radiation source output in the range of mW. Solutions described in this dissertation thesis are currently protected by copyright (the patent No.306992). The basis of this solution lies in electromagnetic interference immunity (EMI) and simple implementation as the sensory units do not need to be installed destructively into the roadway or railway. With regard to a massive use of optical fibers along roads and railway tracks, which provides telecommunications and security services, the important advantage is also the possibility of direct connections of sensors to existing infrastructure and the possibility of remote evaluation. The measuring system was tested in real traffic over a long period and is characterized by an error with the tolerance of ± 3kph which is given by sectional speed measuring systems up to 100kph in the Czech Republic.