Ученые Томского политеха совместно с российскими коллегами разработали систему, способную выявлять перегруженные транспортные средства — как при намеренной, так и случайной перегрузке. Цель проекта — повышение дорожной безопасности и защита дорожного покрытия. Новая система определяет перегруз у машин, движущихся со скоростью до 70 км/ч, и может быть использована для их остановки, запрета движения и принуждения к перегрузке в другие транспортные средства.
«Высокая чувствительность сейсмических датчиков означает, что они улавливают не только сигналы от автомобилей, но и посторонние колебания грунта. В нашей системе эта проблема решается за счет использования искусственных неровностей (полос): при проезде по ним колес они генерируют высокоамплитудные сейсмические импульсы, которые существенно выделяются на фоне шума», — отмечает руководитель проекта, доцент Инженерной школы информационных технологий и робототехники Никита Мартюшев.
В качестве основы ученые ТПУ решили использовать сейсмические датчики. В полевых испытаниях, ученые наносили искусственные полосы на одну из полос автомобильного шоссе и пускали по ней семь грузовых автомобилей. Ученые на основе анализа спектральных, временных и амплитудных характеристик могли отследить скорость, массу и числа осей каждого автомобиля.
Важным преимуществом сейсмических датчиков является их независимость от условий видимости и погоды. В сравнении с видеокамерами или лидарами, работа которых ухудшается при недостатке света, дожде или загораживания обзора крупным транспортом, сейсмические датчики обнаруживают колебания грунта, не зависящие от освещенности и погоды. Предложенная учеными система также эффективнее радиолокационных систем, ведь не требует излучения сигнала и не ловит помехи.
«Разработанная нами система сочетает в себе физическое моделирование, экспериментальную проверку и строгую математическую обработку, включающую спектральный анализ, методы оптимизации, обработку сигналов и решение обратных задач», — рассказывает Никита Мартюшев.
В зимний период ученые предлагают адаптировать расчеты под наличие снега на искусственных неровностях, усилив алгоритмы обработки сигналов для компенсации дополнительных шумов.
«Еще одно преимущество нашей системы в том, что для ее установки, обслуживания и донастройки не требуется вмешательства в дорожную инфраструктуру», — отмечает Мартюшев.
Результат работы ученые опубликовали в журнале Mathematics. В исследованиях приняли участие сотрудники Инженерной школы информационных технологий и робототехники, Инженерной школы новых производственных технологий, Юргинского технологического института (филиал ТПУ) и Новосибирского государственного технологического университета.
