Po mnoha zkušenostech je jasné, že železnice patří k nejbezpečnějším dopravním tepnám. Zásluhu na tom má nejen dokonalá technika, ale i péče o její údržbu. Už i sem také zasáhla laserová technika, která dokáže sledovat jak stav kolejových tras, tak i celých vlakových souprav. V každé zemi, včetně České republiky, existuje soubor metod, jak využívat bezkontaktního měření laserem na jednotlivých úsecích kolejové dopravy, jak k měření kolejového svršku a rovněž dílů kolejových vozidel. U nás vbrzku možná přibude i laserový bezpečnostní systém kontroly volnosti prostoru železničního přejezdu. Podívejme se nyní ale na některé novinky z našeho okolí. V Německu ověřuje průjezdnost tratí i laserový kontrolní systém LIMEZ III, vyvinutý ve Fraunhoferově institutu IPM za spolupráce s firmami FIT Engineering Network GmbH a Metronom Automation GmbH. Se svou senzorovou a vyhodnocovací výbavou zabírá celý kontrolní vůz. Senzory při rychlosti soupravy až 100 km/h kontrolují jak samotné koleje, kdy signalizují odchylky již od 1 mm, tak i jejich okolí. Pro kontrolu profilu kolejnic slouží profilový skener na spodní části čelní plochy vozu, pracující na principu laserové triangulace, dva rotační čelní a dva vestavěné laserové vysokorychlostní skenery zjišťují kvalitu kolejí a kolejového svršku před vozem. Výbavu doplňují videokamery na střeše vozu a systémy GPS navigace. Základní profilové skenery byly vyvinuté přímo v IPM. Poskytují 2× 550 profilů za sekundu po 3600 kontrolních bodech. Kombinací všech senzorů je možné získat i 3dimenziální ucelený obraz prostoru celého kolejiště. Sledovaná data jsou uchovávána v paměti a průběžně vyhodnocována. Systém je koncipován pro periodickou kontrolu, až 3krát ročně, celé sítě německých drah v délce 35 000 km. Z Fraunhoferova institutu IPM je i laserový skenovací systém pro kontrolu nákladu projíždějících nákladních vlaků. Stačí jen pár sekund k tomu, aby se ze 3D skenování přes čtyři skenery, umístěné po stranách kolejnic, učinil obraz o skutečném stavu soupravy i nákladu. O rozložení nákladu na otevřených vagonech, kvalitě propojení vagonů, nedovřených posuvných dveří nebo nějaké přečnívající části. Laserový skenovací systém je možné i natáčet pro kontrolu čelních stěn vozů. Během sekundy přinese 2 mil. datových informací. Pokud jde o sledování provozní bezpečnosti vlakových souprav, zajímavý je tu senzorický systém z Fraunhoferova institutu LBF. Představuje senzory pro sledování stavu provozně důležitých částí železniční soupravy za jízdy s přenosem dat přímo na panel strojvůdce. Pro svou činnost získávají energii přes piezoelektrický převodník přímo z otřesů a chvění vozu. A jen jako perlička by se mohlo zdát řešení úkolu EU – Čištění kolejnic laserem od napadaného listí. Plně aktuální je ale zvláště na podzim, kdy se na kolejnicích tvoří od listí povlak, který značně redukuje trakční sílu mezi kolem a kolejnicí. Negativně působí i při rozjezdu nebo brzdění a bývá i častou příčinou zpoždění. Dosavadní nákladné mechanické metody čištění nejsou nijak účinné, ale ani technicky vůči kolejnicím šetrné. Ve Fraunhoferově institutu ILT proto vyvinuli za spolupráce s britskou firmou LaserThor metodu čištění pomocí Nd:YAG laseru, kterou je možné provádět do rychlosti pojezdu až 100 km/h. Pro optimalizaci procesu s operativním řízením je systém koaxiálně doplněn kamerou CMOS. A stejně jako při čištění povlaku spadaného listí je proces účinný i při čištění kolejnic mazacími oleji. A na závěr novinka z údržby kolejového svršku, oceněná na posledním ročníku Leibingerovy nadace. Leibingerova nadace, spojená se jménem zakladatele firmy TRUMPF Bertholdem Leibingerem a udílená v německém Ditzingenu, patří zájmově sice do našeho okolí, jak se v úvodu vymezujeme, ale oceněný námět z posledního ročníku soutěže je až z dalekého Hongkongu. Tam na Polytechnické univerzitě vzniklo řešení pro údržbu kolejového svršku v podobě laserové senzorové soupravy ke sledování kolejového provozu. Jeho vlivu a následků při přenášení kolové síly, a to i rozjezdové, brzdové a příčné při průjezdu soupravy určitým kontrolním pásmem, včetně oblouků. V měřicím systému se tu využívá technologie, označované obecně zkratkou FBG, s užitím Braggových mřížek v optických vláknech. U těchto mřížek, tvořených periodickou změnou indexu lomu v jádru optického vlákna dochází k Fresnelovým odrazům světla o specifické vlnové délce a FBG. Lze to tak chápat jako vlnově závislé zrcadlo, které odráží specifickou vlnovou délku a ostatní vlnové délky propustí. A jako prostředí pro daná měření byly zvoleny coby vůbec poprvé v této problematice právě sítě kontrolních míst, sloužící ke zjišťování deformace kolejnice při zatížení projíždějící železniční soupravou. Autory projektu vedla k výběru této technologie potřeba naprosté bezpečnosti při husté dopravě v příměstské aglomerací u dopravně nejvytíženějšího železničního koridoru na světě – tokijského Shinjuku. Denně tam proudí 3,6 mil. cestujících, ročně tedy 1,3 mld. a kde není výjimkou obsazení jednoho vlaku až tisícovkou cestujících. A jak taková kontrola zatížení a deformace kolejnice probíhá? Na kolejnici jsou upevněné FBG senzory. Každé kolo projíždějící soupravy má tendenci kolejnici a s tím i upevněný senzor prohnout nebo jinak deformovat. Reakce senzoru, změna odrazové vlnové délky uvnitř optického vlákna, je činitelem, od něhož se odvozuje měření a vyhodnocení, přičemž senzory mohou být spojené i do sítě v několikakilometrových úsecích. Optická vlákna, obecně považovaná za křehká, se tu jeví opačně, téměř jako robustní, s odolností proti elektromagnetickému záření a možným zásahům atmosférických blesků. Celý postup i s předáním signálů k vyhodnocení nevyžaduje žádnou přídavnou energii, senzory mohou být včleněny do optických sítí délky až několik kilometrů.
