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Capteurs à fibre optique pour la sécurité des trains

01.10.2013

Le système de capteurs à fibre optique le long du tronçon de 36 km de liaisons ferroviaires de banlieue à grande vitesse entre Hong Kong et la Chine continentale a pris plus de 10 millions de mesures au cours des dernières années. Ces mesures ont démontré le fonctionnement du système, qui est conçu pour protéger les trains de voyageurs et de marchandises contre les accidents. Les capteurs peuvent détecter rapidement des problèmes probables tels que des vibrations excessives, des défauts mécaniques, des anomalies de vitesse et de température.

Dès que le système détecte un problème, il en informe immédiatement le conducteur. Il doit, à son tour, prendre un certain nombre de mesures afin d'éviter un accident. Au cours de sept années de tests, les capteurs ont enregistré des vibrations anormales environ 30 fois. Et dans certains cas, les vibrations représentaient vraiment un danger pour le train, et pouvaient même provoquer son crash. Dans d'autres cas, des vibrations anormales ont été observées en raison de l'utilisation d'un lubrifiant inapproprié, ce qui a permis aux mécaniciens de les modifier à temps et d'éviter une usure prématurée des pièces.

Le système de capteurs à fibre optique a été développé pour faciliter l'entretien des véhicules ferroviaires et réduire les coûts de réparation. Il est déjà clair que le système permet aux compagnies ferroviaires d'économiser au moins 250 XNUMX $ par année. Il est important de noter que le réseau de capteurs à fibre optique lui-même coûte un tiers de moins que les autres systèmes de surveillance utilisés sur les trains à grande vitesse.

Le nouveau système de capteurs à fibre optique a maintenant été installé sur toutes les lignes ferroviaires de banlieue à Hong Kong et sera bientôt déployé sur les chemins de fer de Singapour et d'Australie.

Actuellement, l'industrie ferroviaire dans le monde est en plein essor : la vitesse des trains augmente, le temps de trajet diminue et cela rend ce type de transport de plus en plus populaire. Par exemple, en Chine et dans d'autres pays, la vitesse de nombreux trains dépasse déjà 300 km/h, ce qui signifie que des mesures supplémentaires sont nécessaires pour assurer la sécurité des passagers, du fret et du transport. Et le nouveau système de capteur à fibre optique est un moyen relativement peu coûteux et efficace d'assurer cette sécurité.

La base du nouveau système de capteurs est une technologie développée dans les années 70 et 80 et connue sous le nom de réseau de Bragg à fibre. Ce type de capteur reflète des spectres étroits de lumière dont les longueurs d'onde se déplacent en raison des variations de température/contrainte. La connexion d'un réseau de Bragg à fibre avec des transducteurs mécaniques permet de mesurer la pression, l'accélération et d'autres paramètres.

Les capteurs sont placés dans les compartiments des trains ou le long des voies ferrées. En cas d'interférence soudaine sur les rails ou de vibrations excessives, le spectre de réflexion des grilles change. Et comme le système fonctionne uniquement par détection optique, il n'y a aucun problème d'interférence électromagnétique provenant de lignes électriques parallèles à de nombreuses lignes ferroviaires modernes.

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L'énergie de l'espace pour Starship 08.05.2024

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Nouvelle méthode pour créer des batteries puissantes 08.05.2024

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Teneur en alcool de la bière chaude 07.05.2024

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baguette magique à ultrasons 12.01.2015

"Wingardium Leviosa" - un tel sort a été utilisé par les personnages de la série de contes de fées sur Harry Potter pour faire voler des objets dans les airs avec une vague de baguette magique. Mais tandis que les scénaristes et les réalisateurs proposent de nouvelles histoires fantastiques, la science, étape par étape, donne vie à des choses qui semblaient impossibles auparavant. Cette fois, il s'agissait de déplacer des objets dans l'air, ou de lévitation. La lévitation peut être appelée un tel effet physique dans lequel un objet sans support visible est ou se déplace dans les airs. Par exemple, si un aimant ordinaire est placé sur un matériau supraconducteur préalablement refroidi à basse température, un "miracle" se produira - l'aimant flottera librement dans l'air à basse altitude. Cela est dû au comportement particulier du champ magnétique dans les supraconducteurs.

Un tel phénomène, bien que très curieux, est peu utile en pratique : la nécessité de déplacer des aimants sur un supraconducteur refroidi à la température de l'azote liquide ne se posera pas à tout le monde. C'est une toute autre affaire si une méthode est inventée pour déplacer des objets sans contact, quelle que soit leur nature. Une telle invention sera largement demandée dans les domaines où l'extrême pureté des matériaux est importante. Par exemple, dans la pharmacie ou la microélectronique : tout contact supplémentaire avec le matériau peut y apporter des impuretés indésirables. Des physiciens de l'Université de Sao Paulo au Brésil ont proposé un moyen de faire non seulement flotter de petits objets dans l'air, mais aussi de les déplacer dans la bonne direction.

Pour vaincre la force de gravité, les chercheurs ont utilisé la pression exercée par les ondes sonores. Vous pouvez ressentir la puissance du son si vous vous tenez devant un haut-parleur puissant fonctionnant à plein volume. Le son est une vibration qui se produit dans un milieu. Il peut s'agir d'air, d'eau ou de matériaux solides. Il n'y a pas d'ondes sonores dans l'espace, car il n'y a pas de milieu dans lequel elles peuvent se propager : le vide est un vide silencieux. D'un point de vue physique, la transmission du son dans l'air est le mouvement des zones de haute et basse pression. Les fluctuations de pression créent une force qui peut agir sur les objets mécaniques. C'est ainsi que notre oreille est disposée, là où les sons du monde qui nous entoure sont transmis au cerveau par les vibrations du tympan.

Maintenant, nous devons nous souvenir d'une autre caractéristique des oscillations - l'existence d'ondes stationnaires. L'exemple le plus simple: si vous fixez une extrémité d'une longue corde et déplacez l'autre de haut en bas à une fréquence constante, certains points de la corde resteront immobiles. La formation d'une telle onde stationnaire est due à la superposition de deux ondes - l'originale, créée par le mouvement de l'extrémité libre de la corde, et l'onde réfléchie. Les effets qui surviennent lorsque les ondes sonores se superposent ont formé la base de la méthode développée de lévitation ultrasonique. L'émetteur émet des ondes ultrasonores qui sont réfléchies par une surface située à une certaine distance. Les ondes rayonnées et réfléchies s'additionnent, formant une sorte de couloir, dans lequel alternent zones de haute et basse pression. Si un objet tombe dans la zone d'une onde ultrasonore stationnaire, l'énergie des ondes est suffisante pour compenser la force de gravité, et on observe l'effet de lévitation.

Malgré le fait que la méthode de lévitation par ultrasons ait commencé à se développer il y a quelques années, il n'était pas facile d'obtenir une prise stable d'objets dans les airs. Pendant longtemps, il n'a pas été possible de créer une onde ultrasonore stationnaire stable d'une puissance suffisante : un léger mouvement de l'émetteur ou du réflecteur - et l'effet a disparu. Pour résoudre ce problème, Marco Andrade et ses collègues ont utilisé le principe de formation d'ondes stationnaires basé sur des réflexions multiples. Ils ont fabriqué un réflecteur à ultrasons concave spécial avec lequel ils ont réussi à obtenir la lévitation de petites billes en plastique sans affiner le système. Même si vous tenez le réflecteur d'ondes dans votre main, l'effet de lévitation ne disparaît pas - jusqu'à récemment, cela semblait impossible. Cette technologie a beaucoup plus de chances d'être réellement appliquée.

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