Výzkum a vývoj v oblasti dopravy

SP2018/110

Dorda Michal doc. Ing., Ph.D.

01. 01. 2018 - 31. 12. 2018

Předkládaný projekt studentské grantové soutěže je tematicky rozdělen do tří samostatných nosných částí – samostatných oblastí výzkumu. První nosné téma je zaměřeno na oblast rozvoje matematických a simulačních modelů vybraných dopravních a logistických systémů. V rámci druhé nosné části projektu je pozornost věnována výzkumu, vývoji a realizaci modelu dvou variantních principů, nepřímé metody snímání vyvozené tahové síly v ocelových lanech. Posledním tématem, kterému se projekt věnuje, je využití pokročilých materiálů pro výrobu ráfků vozidel. 1. oblast výzkumu – modelování a simulace dopravních a logistických systémů Tato oblast je zaměřena na rozvoj matematických a simulačních modelů formou modifikace stávajících modelů a tvorby modelů nových. Všechny matematické a simulační modely, kterým bude v rámci řešení projektu věnována pozornost, budou aplikovány v různých odvětvích dopravy a logistiky – pozornost bude především věnována oblasti silniční, železniční a letecké dopravě, což odpovídá zaměření jednotlivých pracovníků podílejících se na řešení této oblasti. V rámci tohoto projektu bychom chtěli navázat na předchozí projekty studentské grantové soutěže řešené v rámci Ústavu dopravních technologií v letech 2011 (SP2011/129), 2012 (SP2012/113), 2013 (SP2013/55), 2015(SP2015/77), 2016 (SP2016/87) a 2017 (SP2017/138). Přidělení plánovaných finančních prostředků navrhované oblasti projektu přispěje k podpoře studentů magisterského a doktorského stupně studia při zpracování jejich závěrečných prací, které budou věnovány právě oblasti matematického modelování a simulace dopravních procesů a systémů. Dále bude umožněno prezentování získaných výsledků na mezinárodních konferencích a v časopisech evidovaných ve světově uznávaných databázích. Pozornost bude věnována rozhodovacím úlohám z oblasti veřejné hromadné dopravy (koordinace spojů veřejné hromadné dopravy, tvorba linkové sítě veřejné hromadné dopravy, tvorba letových plánů atd.), dopravní a manipulační techniky a logistiky, distribuční logistiky a modelování systémů hromadné obsluhy s tzv. nespolehlivými linkami (tj. s výskytem poruch na linkách) s aplikacemi v dopravě. 2. oblast výzkumu – Vývoj, výzkum a realizace zařízení pro snímání osových sil v lanech zdvihacích zařízení V rámci této oblasti projektu je předmětem zájmu výzkum, vývoj a realizace modelu dvou variantních principů, nepřímé metody snímání vyvozené tahové síly v ocelových lanech. Dle současně platné legislativy je dodavatelům elektrických výtahů nařízeno, aby tíha břemene byla rovnoměrně rozložena do využitého počtu nosných prvků a aby vhodnou metodou byl doložen protokol, který toto rovnoměrné rozložení tíhy břemene deklaruje. V rámci realizace projektu je předpokládáno vytvořit funkční vzorek, který bude schopen ověřit oprávněnost na trhu dostupných snímačů, které se mechanicky uchycují ke každému z využitých průřezů lan voleného lanování daného výtahu a jejichž účelem je zaznamenat tahovou sílu v dílčím nosném laně a tu porovnat s měřenými tahovými silami sousedních nosných orgánů. V rámci řešení projektu vytvořený model s osazenými dvěma variantními principy nepřímé metody snímání vyvozené tahové síly v ocelových lanech bude schopen verifikovat, zda je tento princip vyrovnávání tahových sil v dílčích nosných lanech vhodný pro praxi a dostatečný k naplnění požadavku současně platné legislativy. 3. oblast výzkumu – Vývoj ráfků vozidel z pokročilých materiálů V rámci této oblasti bude nejdříve proveden průzkum moderních trendů ve výrobě a designu vozidlových ráfků. Následovat bude výběr modelového kola pro výrobu ráfku a tvarová optimalizace za účelem snížení hmotnosti. V rámci výzkumu budou provedeny pevnostní výpočty a simulace ráfku vyrobeného z kompozitního materiálu. Budou vyhotoveny výrobní výkresy forem pro výrobu ráfku z kompozitního materiálu a následně provedena reálná výroba ráfku dle návrhu postupu.

Ing. Martin Horák
prof. Ing. Aleš Slíva, Ph.D.
doc. Ing. Dušan Teichmann, Ph.D.
doc. Ing. Robert Brázda, Ph.D.
Josef Hranický
Ing. Jaromír Široký, Ph.D.
doc. Ing. Leopold Hrabovský, Ph.D.
Ing. Michal Richtář, Ph.D.
doc. Ing. Ivana Olivková, Ph.D.
Ing. Pavel Dresler, Ph.D.
Ing. Jakub Šmiraus, Ph.D.
Ing. Lenka Kontriková, Ph.D.
Ing. Vojtěch Graf, Ph.D.
doc. Ing. Michal Dorda, Ph.D.
Ing. Zuzana Blatoňová
Ing. Tomáš Bora
Ing. Jakub Měsíček, Ph.D.
Ing. Kristýna Juříková Kutiová
Ing. Jiří Bobok
Ing. Pavel Pejčoch
Bc. Adam Tietz
Ing. René Chyla
Ing. Radek Matoušek
Jakub Cíleček
Ing. Lukáš Tichý
Bc. Vladimír Jorda
Bc. Michaela Wisurová
Ing. Kateřina Urbanová
Ing. Martin Střípek
Bc. Michal Frank
Ing. Patrik Smetana
Bc. Adam Nytra
Bc. David Kopečný
Bc. Ondřej Němeček
Bc. Tomáš Valčík
Ing. Lucie Pechníková
Bc. Veronika Dudová
Bc. David Čermák
Bc. Josef Běhal
Ing. Adam Tvrz

Jelikož jsou jednotlivé dílčí oblasti výzkumu na sobě nezávislé, budou předpokládané výstupy a cíle těchto oblastí popsány samostatně.

1. oblast výzkumu – modelování a simulace dopravních a logistických systémů

V rámci této oblasti se předpokládá podpořit aktivity studentů v rámci řešení jejich závěrečných prací a v oblasti diseminace jejich odborných výstupů, realizovaných zejména během řešení jejich kvalifikačních prací, především v oblastech matematického modelování a simulace dopravních a logistických systémů a procesů. Předpokladem je aktivní účast pedagogů a vybraných studentů na vybraných konferencích, jejichž sborníky jsou indexovány v databázích Web of Science nebo Scopus (jedná se tedy o výstupy kategorie D dle aktuálně platné metodiky pro hodnocení vědy a výzkumu). V roce 2018 je plánována aktivní účast především (nikoliv však pouze) na následujících konferencích: Quantitative Methods in Economics (Multiple Criteria Decision Making XVIII) (Web of Science) konané na Slovensku a Mathematical Methods in Economics 2018 (MME 2018) (Web of Science) konané v České republice.

Kromě publikací v kategorii D předpokládáme, že v průběhu roku 2018 budou připravovány alespoň dva impaktované články, které budou v průběhu roku 2018 zaslány do vybraných impaktovaných časopisů orientovaných na problematiku modelování procesů v dopravě či logistice. V předcházejících projektech byly v rámci těchto projektů úspěšně podpořeny publikační aktivity především studentů magisterského a doktorského stupně studia na Ústavu dopravních technologií.
Poslední plánovanou kategorií výstupů jsou závěrečné práce studentů navazujícího magisterského studia, kteří se budou podílet na řešení projektu. U studentů, kteří k datu zahájení řešení projektu studují druhý ročník navazujícího magisterského studia, se předpokládá úspěšná obhajoba diplomové práce v červnu 2018. U studentů, kteří k datu zahájení řešení projektu studují první ročník navazujícího magisterského studia, se očekává profilace studenta na konkrétní téma závěrečné práce, které mu bude zadáno k řešení, a rozpracování závěrečné práce.

Harmonogram plánovaných konferenčních výstupů odpovídá termínům pro odeslání příspěvků na uvažovaných konferencích, např. články pro konferenci MME 2018 budou připravovány v měsíci březnu a dubnu 2018.

Základní harmonogram řešení 1. výzkumné oblasti projektu je následující:
Leden - květen 2018 – 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 + vybraní studenti).
Červen - říjen 2018 – příprava impaktovaných publikací (pedagogové + vybraní studenti), zadání závěrečných prací a zahájení jejich řešení (studenti prvního ročníku navazujícího magisterského studia).
Listopad - prosinec 2018 - odeslání časopiseckých výstupů do vybraných časopisů, řešení závěrečných prací (studenti prvního ročníku navazujícího magisterského studia), konzultace těchto prací (pedagogové), finální zhodnocení projektu.

2. oblast výzkumu – Vývoj, výzkum a realizace zařízení pro snímání osových sil v lanech zdvihacích zařízení

V rámci 2. výzkumné oblasti navrhovaného projektu je předmětem zájmu výzkum vhodné metody, která umožní snímat působící tahovou sílu vyvozenou v nepřerušeném průřezu tažného prvku, a vývoj zařízení, které umožní získávat, ověřovat a verifikovat skutečné působící tahové síly v dílčích průřezech tažných prvků.
Znalost skutečné hodnoty působící tahové síly v dílčím průřezu tažného prvku je nezbytná pro optimální rozložení tíhy působící zátěže do více průřezů tažných prvků, které jsou v běžně využívány v praxi např. u vícelanových dopravních zařízení. V praxi dochází vlivem rozdílné průtažnosti tažných prvků k vyvození rozdílného napětí v dílčích průřezech tažných prvků, čímž jsou jednotlivé tažné prvky nerovnoměrně tahem namáhány.

Jednotlivé cíle 2. výzkumné oblasti jsou definovány následovně:
1. Návrh modelového zařízení (standu), vytvoření modelu v prostředí Solid Works.
2. Vytvoření výrobní výkresové dokumentace za účelem výroby fyzického funkčního vzorku zařízení.
3. Fyzická realizace funkčního vzorku zařízení pro snímání osových sil v lanech zdvihacích zařízení.
5. Zapracování získaných výsledků do přímé výuky v rámci státnicového předmětu Bc. studia Jeřáby a Dopravní a manipulační zařízení a Mgr. studia Stavební stroje II a Dopravní zařízení.
6. Publikace v odborných časopisech, aktivní účast na mezinárodní konferenci.
7. Prezentace realizovaného funkčního vzorku studentům středních škol se strojním zaměřením, za účelem popularizace strojního odvětví.
8. Uplatnění funkčního vzorku, průmyslového vzoru a dalších dosažených výsledků VaV.

Předpokládané výstupy 2. výzkumné oblasti jsou: 1 průmyslový vzor, 1 funkční vzorek, 2 příspěvky v odborném časopise a 1 příspěvek na mezinárodní konferenci.

Harmonogram 2. výzkumné oblasti je možno definovat následujícími dílčími etapami řešení:
Leden 2018 – Zpracování technologických výpočtů nezbytných k dimenzování (a k následné realizaci) zařízení pro snímání osových sil v lanech zdvihacích zařízení. Vytipování vhodných komponentů pro sestavení funkčního vzorku.
Únor 2018 – Konstrukční zpracování, návrh 3D modelu zařízení pro snímání osových sil v lanech zdvihacích zařízení.
Březen/Duben 2018 – Zpracování výrobní a dílenské výkresové dokumentace nezbytné k fyzické realizaci zařízení pro snímání osových sil v lanech zdvihacích zařízení.
Květen/Červenec 2018 – Výroba funkčního standu, dle vypracované výkresové dokumentace, zařízení pro snímání osových sil v lanech zdvihacích zařízení.
Srpen/září 2018 – Zapracování získaných výsledků do přímé výuky v rámci státnicového předmětu Bc. studia Jeřáby. Publikace v odborných časopisech, aktivní účast na konferenci. Zpracování a uplatnění podkladů k podání Průmyslového vzoru na ÚPV a zpracování formulářů k podání Funkčních vzorků.

3. oblast výzkumu – Vývoj ráfků vozidel z pokročilých materiálů

Předpokládané výstupy 3. oblasti výzkumu jsou tyto: 2 vypsaná témata závěrečných prací, 1 prototyp (funkční vzorek) ráfku z kompozitu a 1 článek v odborném časopise.

Harmonogram 3. oblasti výzkumu je potom následující:
Leden – březen 2018 – Rozbor problematiky a studium nových přístupů k výrobě ráfků silničních vozidel.
Březen – červen 2018 – Návrh různých koncepcí ráfku za použití moderních metod návrhu a výrobních postupů.
Červen – říjen 2018 – Návrh výrobního postupu a návrh výroby výrobního zařízení.
Listopad – prosinec 2018 – Fyzická realizace návrhu – výroba ukázkového modelu ráfku.