Výzkum v oblasti dopravy

SP2021/53

Dorda Michal doc. Ing., Ph.D.

01. 01. 2021 - 31. 12. 2021

Z důvodů značné rozmanitosti odborného zaměření jednotlivých odborných skupin pracovníků Institutu dopravy, kteří se na řešení navrhovaného projektu studentské grantové soutěže (dále SGS) podílejí na pozici mentorů, bylo přistoupeno k definování jednotlivých nosných částí (samostatných oblastí výzkumu v rámci SGS) a následné fragmentaci grantové přihlášky do těchto dílčích částí. První nosné téma je zaměřeno na oblast rozvoje matematických a simulačních modelů vybraných dopravních a logistických systémů, toto nosné téma bude řešeno v gesci Ústavu dopravní technologie a Ústavu letecké dopravy. Garantem tohoto nosného tématu je doc. Ing. Michal Dorda, Ph.D. Druhé nosné téma je zaměřeno na problematiku vývoje a výzkumu přetvoření a průhybu nosníku a experimentálního určení amplitudy a doby útlumu mostového jeřábu. Předmětem tohoto tématu je dále realizace funkčního standu a verifikace experimentálních hodnot s platnou legislativou. Toto nosné téma bude řešeno v gesci Ústavu dopravních a procesních zařízení. Garantem této oblasti výzkumu je doc. Ing. Leopold Hrabovský, Ph.D. Třetí nosné téma je rovněž řešeno v gesci Ústavu dopravních a procesních zařízení. Tematicky je tato část projektu věnována vývoji experimentálního skladovacího systému sloužícího jako prostředek pro vědu a výzkum Ph.D. studentů. Garantem této části projektu je doc. Ing. Robert Brázda, Ph.D. Čtvrté nosné téma se věnuje možnostem využití moderních informačních technologií v automotive a metodám a technologiím snížení uhlíkové stopy. Téma bude řešeno v gesci Ústavu dopravní techniky, garantem tohoto nosného tématu je Ing. Petra Mücková. Nosné téma 1: Modelování a simulace dopravních a logistických systémů Pedagogové a studenti Ústavu dopravní technologie a Ústavu letecké dopravy se dlouhodobě zabývají problematikou modelování a simulace reálných dopravních systémů, což lze deklarovat v minulosti dosaženými publikačními výsledky a úspěšně řešenými projekty SGS. Od akademického roku došlo dále k zásadnímu posunu v oblasti potenciálu vědecké činnosti obou ústavů, neboť v tomto akademickém roce bylo zahájeno studium prvních studentů doktorského studijního programu Dopravní systémy. Je tedy žádoucí zajistit podporu publikačních aktivit těchto studentů. Rovněž je nezbytné podporovat publikační aktivity pracoviště i z důvodu připravované reakreditace bakalářského studijního programu Technologie letecké dopravy, která bude podávána k posouzení v roce 2021. Navrhovaný projekt tedy navazuje na projekty SGS řešené na Ústavu dopravních technologií a Ústavu letecké dopravy v předešlých letech. Oblast výzkumu je opět zaměřena na rozvoj matematických a simulačních modelů formou rozšiřování a zobecňování modelů existujících a tvorby modelů nových tak, aby byly schopny modelovat problémy z reálné dopravní praxe, přičemž pozornost bude věnována zejména problémům z oblasti silniční, železniční a letecké dopravy. Výsledky budou především promítnuty do publikačních výstupů v renomovaných časopisech a sbornících z konferencí evidovaných v uznávaných databázích Web of Science a Scopus. Přidělení plánovaných finančních prostředků navrhované oblasti projektu přispěje především k podpoře vědecko-výzkumné činnosti studentů doktorského studijního programu Dopravní systémy. Dále budou podpořeni studenti magisterského stupně studia při zpracování jejich diplomových prací, které budou věnovány právě oblasti matematického modelování a simulace dopravních procesů a systémů. Z hlediska obsahové náplně, pozornost bude věnována řešení rozhodovacích úloh z oblasti pozemní veřejné hromadné dopravy (jako je např. koordinace spojů veřejné hromadné dopravy, tvorba linkové sítě veřejné hromadné dopravy, tvorba letových plánů atd.), letecké dopravy (optimalizace destinačního portfolia regionálních letišť, ekonomických a spolehlivostních aspektů letadlových pohonných jednotek), logistiky (zásobovací, výrobní a distribuční) a modelování dopravních a logistických systémů na bázi systémů hromadné obsluhy s tzv. nespolehlivými linkami (tj. s výskytem poruch na linkách). Nosné téma 2: Vývoj a výzkum přetvoření a průhybu nosníku a experimentální určení amplitudy a doby útlumu mostového jeřábu; realizace funkčního standu a verifikace experimentálních hodnot s platnou legislativou V rámci této části projektu je předmětem zájmu výzkum a vývoj vhodné metody, kterou lze experimentálně zaznamenat přetvoření a detekovat okamžitý průhyb a zaznamenat amplitudu rozkmitaného nosníku jednonosníkového mostového jeřábu. Cílem je rovněž výzkum metodiky, jak experimentálně zaznamenat dobu útlumu tlumeného kmitání nosníku mostového jeřábu a vytvořit laboratorní funkční vzorek na kterém bude možno studentům prezentovat kmitání nosníku jeřábu. Přetvoření a útlum kmitání nosníku mostu jeřábu nesmí být na závadu bezpečnosti provozu a nesmí bránit správné funkci jeřábu s ohledem na určenou pracovní činnost. Přetvoření nosníku mostu jeřábu má zásadní vliv na dobu utlumení rozkmitaného mostu jeřábu vyvolaného odložením břemene. U jeřábu s nosníky válcovanými se doporučuje, aby amplituda odložením jmenovitého břemena rozkmitaného mostu, klesla uprostřed mostu na požadovanou (normou doporučenou) hodnotu. Nosné téma 3: Vývoj experimentálního skladovacího systému jako prostředek pro vědu a výzkum Ph.D. studentů Na předpokládaném experimentálním skladovacím systému budou doktorandi schopni provádět vědeckovýzkumné experimenty z oblasti skladování, provzdušňování, vibrací či změn klíčových parametrů skladovaného materiálu tak, aby bylo možno nalézt základní zákonitosti. Dalším předpokládaným výstupem jsou praktická zjištění uplatnitelná v praxi v rámci užitných a průmyslových vzorů a patentů jako výstupů patentově právní ochrany duševního vlastnictví. Získaná naměřená data budou zpracována a převedena do formy odborných článku s minimálním dosahem v databázi Web of Science. Nosné téma 4: Využití moderních informačních technologií v automotive a metody a technologie snížení uhlíkové stopy V současnosti jedním z nejaktuálnějších témat v dopravě jsou emise skleníkových plynů. S přicházející hrozbou klimatických změn usiluje Evropa o přechod na nízkouhlíkové hospodářství a do roku 2050 si dala za cíl dosáhnout klimatické neutrality. Tyto kroky mají obrovský vliv na vývoj pohonných jednotek v dopravě a obzvlášť v silniční dopravě jsou klasická ropná paliva postupně nahrazována alternativními pohony. Cílem navrhovaného projektu je uvést studenty Ústavu dopravní techniky do problematiky emisí spalovacích motorů a přiblížit jim možnosti alternativních pohonů. Projekt tímto tematicky navazuje na úspěšně řešený projekt SGS 2020, jehož výstupem byl vývoj funkčního provozuschopného prototypu záložního zdroje energie pro elektromobily. Navrhovaný projekt tedy umožní další rozvoj studentů v oblasti inovativních konstrukčních postupů a zvyšování kvalifikace v oblasti alternativních pohonů v automobilovém průmyslu. Do navrhovaného projektu budou zapojeni studenti magisterského studia a taktéž studenti nově otevřeného doktorského studijního programu Dopravní systémy. Přidělení plánovaných finančních prostředků navrhované oblasti projektu přispěje především k podpoře vědecko-výzkumné činnosti studentů. Poznatky a vědomosti získané při práci na projektu umožní studentům prvního ročníku magisterského studia navázat na projekt při volbě tématu diplomové práce. Studium takto aktuální problematiky a zpracování diplomových prací právě v oblasti technologií snížení uhlíkové stopy usnadní budoucím absolventům navázání spolupráce a otevře jim cestu k renomovaným zaměstnavatelům v oblasti automobilovém průmyslu. Součástí vědecko-výzkumné činnosti bude aktivní účast studentů pod vedením pedagogů na praktických měřeních v nově otevřených laboratořích Institutu dopravy, které jsou vybaveny moderním testovacím zařízením pro měření výkonových parametrů a emisí spalovacích motorů. Výsledky budou především promítnuty do publikačních výstupů v renomovaných časopisech a sbornících z konferencí evidovaných v uznávaných databázích Web of Science a Scopus. Studenti budou taktéž zapojeni do přípravy a organizace dílčí části mezinárodní letní školy. Předpokládá se aktivní účast na mezinárodním workshopu. Cílem navrhovaného projektu je příprava podkladů pro nový předmět v oblasti energetického managementu a rozvoje nízkouhlíkové ekonomiky.

Ing. Martin Horák
prof. Ing. Aleš Slíva, Ph.D.
doc. Ing. Dušan Teichmann, Ph.D.
doc. Ing. Robert Brázda, Ph.D.
doc. Ing. Jan Famfulík, Ph.D.
Ing. Jana Míková, Ph.D.
doc. Ing. Leopold Hrabovský, Ph.D.
Ing. Michal Richtář, Ph.D.
doc. Ing. Ivana Olivková, Ph.D.
Ing. Jakub Šmiraus, Ph.D.
Ing. Lenka Kontriková, Ph.D.
Ing. Vojtěch Graf, Ph.D.
doc. Ing. Michal Dorda, Ph.D.
Ing. Jiří Hořínka
Ing. Tomáš Bora
Jakub Cíleček
Ing. Patrik Satek
Ing. Lukáš Tichý
Bc. Adam Nytra
Ing. Tomáš Maceček
Ing. David Rozhon
Ing. Patrik Matzke
Bc. Štěpán Krump
Bc. Michael Palarčík
Ing. Martin Václavík
Ing. Martin Václavík
Bc. Jan Říčka
Ing. David Mičulka
Ing. Patrik Holaň
Ing. Jiří Mikuda
Ing. Samuel Cienciala
Bc. Karolína Němcová
Ing. Martin Dvořák
Ing. Karel Břemek
Ing. Marek Broulík
Bc. Lukáš Šodek
Bc. Pavel Kulhánek
Ing. Martin Jašek
Ing. Filip-Jan Byrtus
Bc. Ing. Dominik Dodek
Bc. Filip Skopal
Bc. Karel Nováček
Bc. Kateřina Suchánková
Ing. Daniel Hoferek
Bc. Lucie Adamusová
Bc. Marek Czerner
Ing. Martin Filák
Ing. Petra Mücková

Výstupy plánované v rámci projektu SGS jsou rovněž rozděleny podle jednotlivých nosných témat projektu. Součástí je i harmonogram prací na projektu pro jednotlivé části projektu.

Nosné téma 1: Modelování a simulace dopravních a logistických systémů

V rámci projektu SGS dojde k podpoře aktivit studentů doktorského a magisterského stupně studia. Podpora studentů magisterského studia bude směřována především do oblasti zpracování jejich diplomových prací (např. realizace měření v praxi, pořízení materiálu pro praktickou část diplomových prací apod.). Studenti doktorského stupně studia budou podpořeni především v oblasti výchovy k vědecké činnosti formou přípravy konferenčních a časopiseckých publikací a aktivní účasti na vybraných konferencích v roce 2021.

Předpokladem je aktivní účast pedagogů a studentů doktorského studia na konferencích, jejichž sborníky jsou indexovány v databázích Web of Science nebo Scopus (jedná se tedy o výstupy kategorie D). V roce 2021 je možno uvažovat s aktivní účastí např. na mezinárodní konferenci Mathematical Methods in Economics 2021 (MME 2021) konané v České republice – sborníky z předchozích ročníků jsou indexovány v databázi Web of Science.
Kromě publikací v kategorii D (uvažovány jsou alespoň dva příspěvky) předpokládáme, že v průběhu roku 2021 budou připraveny minimálně dva vědecké články, které budou rovněž v průběhu roku 2021 zaslány do vybraných impaktovaných časopisů orientovaných na problematiku modelování procesů v dopravě či logistice.

Harmonogram plánovaných konferenčních výstupů odpovídá termínům pro odeslání příspěvků na uvažovaných konferencích, např. články pro konferenci MME 2021 budou připravovány v měsíci březnu a dubnu 2021.

Základní harmonogram řešení je tedy následující:

Leden - květen 2021 – zpracování závěrečných prací (studenti druhého ročníku navazujícího magisterského studia), profilace témat závěrečných prací (studenti prvního ročníku navazujícího magisterského studia), konzultace těchto prací (pedagogové), příprava konferenčních příspěvků (pedagogové + studenti doktorského studia).

Červen - říjen 2021 – příprava impaktovaných publikací (pedagogové + vybraní studenti doktorského studia), zadání závěrečných prací a zahájení jejich řešení (studenti prvního ročníku navazujícího magisterského studia).

Listopad - prosinec 2021 - odeslání časopiseckých výstupů do vybraných časopisů, řešení závěrečných prací (studenti prvního ročníku navazujícího magisterského studia), konzultace těchto prací (pedagogové), finální zhodnocení projektu.

Nosné téma 2: Vývoj a výzkum přetvoření a průhybu nosníku a experimentální určení amplitudy a doby útlumu mostového jeřábu; realizace funkčního standu a verifikace experimentálních hodnot s platnou legislativou

Výstupy této části projektu souvisí s výzkumem a vývojem vhodné metody, kterou lze experimentálně zaznamenat přetvoření a detekovat okamžitý průhyb a zaznamenat amplitudu rozkmitaného nosníku jednonosníkového mostového jeřábu. Dalším definovaným cílem je rovněž výzkum metodiky, jak experimentálně zaznamenat dobu útlumu tlumeného kmitání nosníku mostového jeřábu a vytvořit laboratorní funkční vzorek na kterém bude možno studentům prezentovat kmitání nosníku jeřábu. V návaznosti na tyto definované oblasti bádání jsou plánovány následující výstupy vědecko-výzkumné činnosti:
1x Průmyslový vzor,
min. 2x Funkční vzorek,
min. 4x Příspěvek v odborném časopise WoS nebo Scopus,
min 2x Příspěvek na mezinárodní konferenci WoS nebo Scopus.

Harmonogram prací na projektu je plánován v následující podobě:

Leden 2021 - Zpracování konstrukčního návrhu (tzn. 3D model) jednonosníkového mostu mostového jeřábu. Vytipování všech nezbytných komponent pro umožnění záznamu přetvoření, amplitudy a detekce okamžitého průhybu nosníku mostového jeřábu.

Únor 2021 - Dopracování 3D konstrukčního návrhu a vypracování nezbytných podloh k podání „Oznámení o vytvoření předmětu průmyslového vlastnictví“ u CTT, VŠB-TUO k zápisu výsledku VaV „Průmyslový vzor (dále pouze PV)“ do Deníku předmětů průmyslového vlastnictví a podání přihlášky PV na ÚPV. Rozpracování výrobní a dílenské výkresové dokumentace 2D výkresy ve formátu DWG (navrženého konstrukčního 3D návrhu) laboratorního standu k určení přetvoření a průhybu nosníku, a experimentální určení amplitudy a doby útlumu, mostového jeřábu.

Březen 2021 - Dokončení výrobní a dílenské výkresové dokumentace (2D výkresy ve formátu DWG) laboratorního standu k určení přetvoření a průhybu nosníku, a experimentální určení amplitudy a doby útlumu, mostového jeřábu. Rozpracování ev. formulářů předpokládaných Funkčních vzorků dále pouze FV) pro následné zaevidování u útvaru CTT, VŠB-TUO.

Duben 2021 - Výroba funkčního standu, dle vypracované výkresové výrobní dokumentace, tzn. FV zařízení k určení přetvoření a průhybu nosníku, a experimentální určení amplitudy a doby útlumu, mostového jeřábu. Dopracování ev. formulářů FV a jejich zaevidování u útvaru CTT, VŠB-TUO.

Květen - červenec 2021 - Provádění experimentálních zkoušek, ověřování funkčnosti požadovaných předpokládaných parametrů laboratorního standu k určení přetvoření a průhybu nosníku, a experimentální určení amplitudy a doby útlumu, mostového jeřábu a verifikace získaných hodnot z experimentálních zkoušek s hodnotami udanými normami.

Srpen - září 2021 - Zpracování podkladů získaných výsledků experimentálních zkoušek pro jejich publikování na vybraných konferencích Scopus a v časopisech WoS.

Říjen - prosinec 2021 - Publikace v odborných časopisech, fyzická účast na konferencích. Uplatnění výsledků Průmyslových vzorů na ÚPV a v časopisech WoS.

Nosné téma 3: Vývoj experimentálního skladovacího systému jako prostředek pro vědu a výzkum Ph.D. studentů

Plánované výstupy z této části projektu jsou rovněž navázány na definované cíle projektu. Mezi předpokládanými vědecko-výzkumnými jsou tyto:
1x Užitný vzor,
2x Průmyslový vzor,
2x Příspěvek v odborném časopise WoS nebo Scopus,
2x Příspěvek na mezinárodní konferenci WoS nebo Scopus.

Harmonogram prací na projektu je plánován v následující podobě:

Leden - únor 2021 – konstrukční návrh experimentálního skladovacího systému, včetně měřicích bodů. Výrobní výkresová dokumentace.

Březen 2021 – Výroba optimální verze experimentálního skladovacího systému.

Duben - květen 2021 – Sestavení experimentálního skladovacího systému, včetně testování.

Červen - červenec 2021 – Podání užitných a průmyslových vzorů (1x+1x). Sada ověřovacích experimentů. Analýza získaných experimentálních dat / Verifikace se stavem techniky v databázích (UPV/Web of Science/Scopus a další).

Srpen - říjen 2021 - Publikování zpracovaných naměřených experimentálních dat na vybraných konferencích Scopus a v časopisech WoS – cíl časopis s IF ve Q2 (2x)

Listopad - prosinec 2021 - Publikace v odborných časopisech, fyzická účast na konferencích. Uplatnění výsledků Průmyslový a užitný vzor do OBD a v časopisech Web of Science.

Nosné téma 4: Využití moderních informačních technologií v automotive a metody a technologie snížení uhlíkové stopy

V rámci projektu SGS dojde k podpoře aktivit studentů doktorského a magisterského stupně studia a k jejich vzdělání v oblasti energetického managementu a rozvoje nízkouhlíkové ekonomiky a k jejich přípravě na zaměstnání na pozicích v této oblasti. Studenti doktorského stupně studia budou podpořeni především v oblasti výchovy k vědecké činnosti formou přípravy konferenčních a časopiseckých publikací a k aktivní účasti na vybraných konferencích. Podpora studentů magisterského studia bude směřována především do oblasti zpracování jejich diplomových prací (realizace praktického měření, pořízení materiálu pro praktickou část diplomových prací apod.).

Předpokladem je aktivní účast pedagogů a studentů doktorského studia na konferencích, jejichž sborníky jsou indexovány v databázích Web of Science nebo Scopus. Studenti budou zapojeni do přípravy a organizace dílčí části mezinárodní letní školy a budou se aktivně účastnit mezinárodního workshopu. Další náplní navrhovaného projektu je příprava podkladů pro nový výukový předmět v oblasti energetického managementu a rozvoje nízkouhlíkové ekonomiky, a to ve formě e-learningových kurzů. Hlavními plánovanými vědecko-výzkumnými výstupy bude:
min. 1x Příspěvek v odborném časopise WoS nebo Scopus,
min. 1x Příspěvek na mezinárodní konferenci WoS nebo Scopus.
Dalším výstupem bude kapitola v knize věnující se problematice snížení uhlíkové stopy.

Základní harmonogram řešení je následující:

Leden - březen 2021 – příprava podkladů k teoretické části publikační činnosti (studenti), příprava konferenčních příspěvků (pedagogové + studenti doktorského studia).

Duben – květen 2021 – praktická měření (studenti + pedagogové), profilace témat závěrečných prací (studenti prvního ročníku navazujícího magisterského studia), konzultace těchto prací (pedagogové), tvorba e-learningových kurzů v oblasti energetického managementu a rozvoje nízkouhlíkové ekonomiky.

Červen - říjen 2021 – zpracování naměřených dat, příprava impaktovaných publikací a konferenčních příspěvků (pedagogové + studenti doktorského studia), aktivní účast na mezinárodní letní škole (studenti doktorského studia), zadání závěrečných prací a zahájení jejich řešení (studenti prvního ročníku navazujícího magisterského studia).

Listopad - prosinec 2021 - odeslání časopiseckých výstupů do vybraných časopisů, řešení závěrečných prací (studenti prvního ročníku navazujícího magisterského studia), konzultace těchto prací (pedagogové), finální zhodnocení projektu.