Skip to main content

"Real time measurement of wear and damage in tyres to reduce accidents and enable the ""tyre as a service"" model"

Article Category

Article available in the folowing languages:

Inteligentne opony wyczuwają swoje parametry, nadając nowy wymiar pojazdom autonomicznym

Zużyte bieżniki i uszkodzone opony są częstą przyczyną wypadków drogowych, szczególnie w złych warunkach pogodowych. Aktualnie stosowane metody badania opon pod kątem ich zdatności do ruchu drogowego mają pewne wady, które udało się wyeliminować uczestnikom pewnego unijnego projektu, którzy stworzyli zupełnie nowe podejście, przekształcając samą oponę w niezawodny czujnik.

Transport i mobilność

Istnieje szereg badań potwierdzających istotną rolę zużytych lub uszkodzonych opon w wypadkach. Wniosek jest taki, że gdyby udało się nam zmniejszyć liczbę pojazdów z oponami niespełniającymi wymagań, moglibyśmy zmniejszyć liczbę wypadków o 28,5 %, z czego znaczna część dotyczyłaby wypadków ośnieżonych lub mokrych drogach. Od 2014 roku samochody muszą być obowiązkowo wyposażone w systemy monitorowania ciśnienia w oponach (Tire Pressure Monitoring System, TPMS), ale mierzą one jedynie ciśnienie i temperaturę opon. Branża oponiarska poszukuje metod monitorowania stanu zużycia w czasie rzeczywistym, które mogłyby zostać zintegrowane z nowymi inteligentnymi oponami, umożliwiając ich odpowiednio wczesną wymianę. W miarę jak korzystanie z autonomicznych pojazdów staje się coraz powszechniejsze, konieczne jest zastosowanie równie zaawansowanego podejścia do opon. Opony SMART Tyre, opatentowane przez firmę Wriggle Solutions, będącą spółką spin-off działającą przy Scuola Superiore Sant’Anna Pisa, mogą mierzyć naprężenia oraz zużycie opon w czasie rzeczywistym. Arash Gholamzadeh Nasrabadi, dyrektor generalny Wriggle Solutions, mówi: „Wdrożenie skutecznych rozwiązań było trudne, głównie dlatego, że zależały one od zastosowania wewnętrznych czujników lub kamer. Miały one liczne wady, były drogie i mało niezawodne lub niewystarczająco wytrzymałe”. Innowacyjność Smart-tyre polega na wykorzystaniu samej opony jako czujnika. System opracowany przez firmę Wriggle potrafi bezpośrednio analizować elektryczną reakcję mieszanki, z której wykonana jest opona, gdyż ma ona właściwości przewodzące. „Dzięki temu sygnały elektryczne przepływające przez oponę mogą być analizowane przez mikrokontroler, który wykorzystuje dane do dokładnego pomiaru głębokości bieżnika”, dodaje Nasrabadi. System składa się z dwóch modułów: M1 i M2. Pierwszy z nich, wykrywający deformacje opon, działa poprzez monitorowanie drgań opony w oparciu o wykorzystanie inercyjnych jednostek pomiarowych. Moduł wyposażony jest w jeden czujnik umieszczony na osi w pobliżu opony oraz drugi czujnik umieszczony na osi z dala od opony, co pozwala na wykonywanie pomiarów różnicowych, eliminujących zakłócenia generowane przez drgania pojazdu. Moduł może być zasilany bezpośrednio z akumulatora pojazdu i połączony przewodowo z jednostką sterującą pojazdu, a wyniki wyświetlane są na desce rozdzielczej. Czujnik M2 monitoruje głębokość bieżnika poprzez pomiar reakcji elektrycznej samej opony, zmieniającej się w zależności od ilości materiału, z którego wykonany jest bieżnik. W ten sposób można oszacować głębokość bieżnika. Aby wykonać pomiar, moduł musi być bezpośrednio podłączony do opony, która jest częścią ruchomą (np. felga lub sama opona) i jako taka wymaga bezprzewodowego źródła zasilania (np. akumulatora lub indukcji) oraz wykorzystania bezprzewodowej infrastruktury komunikacyjnej. Nasrabadi wyjaśnia: „Opona musi być przewodząca (jak w samochodach ciężarowych) lub trzeba jej nadać właściwości przewodzące przy użyciu polimerów zewnętrznie przewodzących (ECP) poprzez domieszkowanie mieszanki gumy sadzą, nanorurkami węglowymi lub grafenem, które są już używane w produkcji opon. Dlatego też konieczna jest współpraca z producentem opon”. Firma Wriggle Solutions opracowała kilka produktów o kluczowej funkcjonalności, aby sprawdzić hipotezę leżącą u podstaw patentu, a wyniki tych prac były bardzo pozytywne. Zbudowano w pełni działający prototyp w oparciu o iteracyjne podejście. „Pomimo złożoności sektora i trudności w upowszechnieniu innowacji, jesteśmy przekonani, że nasz patent może mieć pozytywny wpływ na życie ludzi i zmniejszyć zarówno ilość odpadów z opon, jak i zużycie paliwa”, mówi Nasrabadi. Wriggle Solutions poszukuje obecnie potencjalnych partnerów chętnych do współpracy przy industrializacji technologii Smart-tyre, której działanie zostało już przetestowane w oparciu o prototyp.

Słowa kluczowe

Smart-tyre, systemy monitorowania ciśnienia w oponach, Wriggle Solutions, deformacje opon, bieżnik opon, wypadki drogowe

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania