Kompozytowe aktywne znaki drogowe – Przemysław Furman, Andrzej Czulak

Jesteśmy świadkami powszechnego rozwoju internetu rzeczy. Coraz więcej urządzeń zostaje połączone w sieć, po to aby tworzyć inteligentne zespoły mogące dostarczać użytkownikom cennych informacji, przekazywanych na bieżąco.

Rozwiązania te wykorzystuje się w mediach, prognozowaniu pogody czy natężeniu ruchu drogowego. Jednak sam przepływ informacji nie wystarcza, dane te powinny być dodatkowo zaprezentowane odbiorcom w sposób przejrzysty. Jako przykład można przedstawić sytuację, która często występuje w dużych miastach, kiedy dochodzi do wypadku samochodowego powodującego zablokowanie strategicznej drogi. Gdy jest to droga boczna, skala problemu nie jest duża, lecz w przypadku głównej ulicy może nastąpić nawet paraliż całej okolicy.

Takiej sytuacji można zapobiec, stosując aktywne znaki drogowe, połączone ze sobą w inteligentną sieć. Aktywne znaki drogowe różnią się od znaków tradycyjnych tym, że wyświetlana treść może, lecz nie musi być dynamiczna. Pierwszą zaletą jest zdecydowanie lepsza widoczność takich znaków w porównaniu do tradycyjnych tablic. Inteligentny znak dzięki dobrej widoczności z dużej odległości i w trudnych warunkach atmosferycznych posiada dodatkowo możliwość szybkiej zmiany wyświetlanej treści. Dzięki instalacji współpracujących znaków w w obszarach, gdzie najczęściej występują utrudnienia w ruchu,można zapobiec korkom czy blokowaniu ulic miasta. W sytuacji awaryjnej gdy odpowiednie służby zostaną poinformowane o wypadku i konieczności zamknięcia odcinka drogi, operator wyznacza objazd, o którym informacje wysyłane są bezpośrednio do aktywnych znaków drogowych. Znaki te mogą informować o zaistniałej sytuacji, jak również nakazywać kierowcom zmianę trasy. Dzięki temu zwiększa się w znaczący sposób przepustowość miasta, ponieważ kierowcy są na bieżąco informowani o utrudnieniach i a znaki inteligentne mogą dostosowywać np. maksymalną prędkość do zaistniałej sytuacji.

Rys 1. Przykładowe aktywne znaki drogowe.

Na rys. 1 pokazano obecny wygląd aktywnych znaków drogowych. Są to elementy w dużej części wykonane z blachy stalowej, w których w wyciętych otworach umieszcza się elementy świetlne. Innym rozwiązaniem jest zastosowanie tablic, które są wyświetlaczami na całej powierzchni. Są to rozwiązania, które spełniają powierzone im zadanie, lecz z perspektywy produkcji takich elementów są one dosyć skomplikowane i kosztowne. Proces produkcyjny takich znaków składa się z wielu kroków technologicznych, ponieważ blachy muszę być przetłaczane, nawiercane, a następnie lakierowane lub oklejane. Skomplikowany i złożony proces produkcji takiego elementu odbija się na cenie końcowego produktu ograniczając dostępność na rynku.

Rys 2. Przykładowe aktywne znaki drogowe.

Alternatywę dla takiego rozwiązania zaprezentowała firma New Era Materials Sp. z. o.o. projektując znak bazujący na materiałach kompozytowych, z elementami świetlnymi zintegrowanymi wewnątrz struktury kompozytu.   Dzięki takiemu podejściu  gotowy element został wykonany w jednym kroku technologicznym przy użyciu żywicy w postaci proszku o handlowej nazwie A.S.SET.

Wewnątrz umieszczono układ świetlny z wyprowadzanymi przyłączami.

Rys 3. Aktywny znak drogowy z materiałów kompozytowych

Na rys. 3 został zaprezentowany znak w połączeniu z zasilaniem solarnym, stanowiący niezależnie działający system ostrzegania. Obecna instalacja została oklejona folią ploterową, lecz w przyszłości firma planuje opracowanie technologii malowania proszkowego, co dodatkowo skróci czas produkcji. Obecnie czas potrzebny do wyprasowania tablicy technologią Thermoset Sheets Forming (TSF) wynosi ok. 6 minut, do czego należy doliczyć czas drukowania i naklejania folii, oraz wykończenia mechanicznego

Fakt, że wszystkie elementy elektroniczne zostały umieszczone wewnątrz struktury kompozytu ma swoją specyfikę. Z jednej strony w przypadku uszkodzenia pojedynczego elementu, nie ma możliwości wymiany, konieczny jest montaż nowej tablicy, z drugiej jednak strony nie jest możliwe wymontowanie, kradzieży podzespołów elektronicznych. Zaletami są również wodoszczelność, ponieważ wszystkie elementy są szczelnie otoczone materiałem kompozytowym, więc nie ma możliwości, jakiejkolwiek ingerencji w strukturę kompozytu, co gwarantuje  długotrwałą pracę elementu. Podobnie sytuacja wygląda w przypadku próby uszkodzenia oświetlenia. Materiały kompozytowe cechują się dużą wytrzymałością, i są bardziej odporne na uszkodzenia mechaniczne w stosunku do rozwiązań bazujących na blachach stalowych. Znaki tego typu są również niewrażliwe na warunki atmosferyczne i co najważniejsze koszt wytworzenia, ze względu na prosty proces technologiczny, jest niższy w porównaniu do obecnie stosowanych rozwiązań. Projekt inteligentne kompozytowe znaki drogowe  znajduje się w fazie rozwoju, i w najbliższej przyszłości możemy spodziewać się struktur kompozytowych, które będą prezentowały jeszcze większą interakcje z otoczeniem.