od Klause Hirzela dne 01.11.2013 (překl. jc)

Kvalita není nikdy tak dobrá, abychom ji nemohli ještě zlepšit
Když se společnost Lufft v polovině 90. let minulého století rozhodla vyvinout meteorologické stanice pro dopravní aplikace, nebyla první. Na trhu již působilo několik dodavatelů. Meteorologické dopravní systémy nejsou nic jiného, než vysoce přesné meteorologické stanice, které jsou instalovány v této podobě po celém světě meteorology a vlastníky komunikací a jsou rovněž využívány pro předpovědi (počasí, nowcast). Odborníci z oblasti meteorologie velmi často podporují instalaci těchto "systémů varování před náledím", obvykle podél rychlostních komunikací a dálnic.

Jejich hlavní odlišností od systémů meteorologických je především měření stavů na vozovkách a přistávacích drahách letišť. Další důležitý rozdíl je, že "silniční" systémy používají pro měření srážek jiné typy senzorů, než jaké používá klasická meteorologie. Toto téma však nebude příspěvek dále prohlubovat.

" Vstupenkou" do oblasti silniční meteorologie jsou speciální senzory, které nejsou používány v klasickém monitoringu počasí. Odborníci dnes rozlišují "invazivní" čidla (která jsou instalována do vozovky) a "neinvazivní" senzory, které měří nekontaktním způsobem.

Vývoj prvního silničního senzoru Lufft:
Lufft měl již 6 roků zkušeností ve výrobě agro-meteorologických stanic, než započal s vývojem systémů pro počasí a podmínky na silnicích. Poté co nám výrobci silničních senzorů (v té době jen invazivní senzory) odmítli dodávat své výrobky, započal Lufft vyvíjet své vlastní senzory s nečekaným dosahem.

Byli jsme zvyklí zahájit vývoj s více či méně spolehlivým časovým plánem a zakončením vývoje. Po určité době provozního testování byly zbylé menší chyby odstraněny a vyspělý produkt byl pár let prodáván až do konce svého životního cyklu, a následoval vývoj následujícího výrobku.

Prvním pasivním silničním senzorem Lufft byl IRS20. Následoval IRS21. Pak přišel IRS31. A letos na podzim jsme na světových trzích představili IRS31Pro.

Jak názvy napovídají, výrobky těžily vždy ze zkušeností předchozího vývoje. Kromě různých generací pasivních senzorů má nyní Lufft aktivní silniční senzory, snímače teploty vozovky a dokonce bezkontaktní senzory, mobilní i stacionární. Takové rozsáhlé rodiny produktů vznikají díky stále se rozšiřující potřebě našich zákazníků, kteří k nám přicházejí. Není lepší základ pro vývoj produktů, než naslouchat zákazníkům a realizovat jejich přání pomocí inovativních produktů.

Lufft IRS20                                 Lufft IRS21-UMB                                Lufft IRS31-UMB

Již první silniční senzor IRS20 musel splňovat řadu požadavků: měření povrchové a podpovrchové teploty, detekovat stav vozovky a počet posypových zásahů, měřit výšku vodního filmu. Pomocí měření vodivosti určit množství soli. Měřit touto metodou výšku vodního filmu má však svá úskalí, protože sůl velmi zkresluje naměřenou hodnotu. Vycházeje z tzv. "surových hodnot" (teplota, salinita, vlhkost) vznikl v IRS20 (inteligentní senzor s vestavěným mikroprocesorem), matematický model stavů silnice, který vypočítává stavy jako  je suchý, vlhký, mokrý, kritický apod.

Důležitým inovativním prvkem vývoje bylo vytvořit senzoriku IRS20 konstrukčně ze dvou částí. Tím pádem bylo možné vyjmout elektroniku z těla (např. pro laboratorní ověření po několika letech používání), a samotné tělo zůstává  instalováno ve vozovce. Lufft byl jediným výrobcem s tímto konstrukčním řešením, které dnes používají i naši konkurenti.

Vývoj IRS21 eliminoval nevýhodu vlivu principu měření vodivosti  na výšku vodního filmu tím, že jako první přišel s patentovanou radarovou metodou v silnici tzv. "měřením tloušťky vrstev", který byl použit v elektronice senzoru. Předtím tato technologie nemohla  být komerčně použita (pouze v armádních aplikacích). Poprvé se hodnota výšky vodního filmu nevypočítávala nebo odhadovala, ale velmi přesně měřila. Měřící certifikát každého IRS21 vystaveného laboratoří Lufft deklaruje pro každý dodávaný senzor jeho charakteristiku a výkonnost v jeho celém rozsahu měření, typicky 0-4 tisíc mikronů, což odpovídá 0-4 mm. Vlhkost se vyskytuje od 10-30 mikronů, mokro od 100-200 mikronů (v důsledku srážek) a aquaplaning je pozorován od hodnoty 0,7 mm = 700 mikronů.

Tato radarová metoda pro měření výšky vodního filmu byla hlavním důvodem, proč téměř všechny německé systémy řízení dopravy byly vybaveny v posledních 10 letech senzory Lufft pro sledování počasí a podmínek na vozovce.

V konstrukčním řešení IRS21 byl malý důlek, ve kterém se sbíralo malé, přesně definované množství vody. Jakmile byl důlek naplněn, bylo možné přesně určit procentuální koncentraci soli v roztoku a z tohoto údaje spočítat teplotu tvorby námrazy. V případě pasivních senzorů je tato hodnota počítaná; v případě aktivních senzorů je tato hodnota mnohem přesněji změřena pomocí zahřívání a ochlazování směsi na povrchu senzoru.

Na dálnicích a rychlostních komunikacích jsou silniční senzory instalovány do "středu" rychlého jízdního pruhu. Vlivem silného provozu byla často hodnota výšky vodního filmu zkreslena, a to proto, že se jímací důlek ne vždy zcela naplnil vodou. V těchto případech nemohla být hodnota změřena, a nebyla ani přenesena do dispečerských systémů.

Vývoj IRS31 odstranil tento negativní jev tím způsobem, že objemově přesné množství vody se měří pouze integrovaným radarovým senzorem. Množství vody na dálnicích a rychlostních komunikacích je velmi dynamická hodnota, již staří Řekové věděli, že "tanta re" (vše teče). Vzhledem k existujícímu příčnému sklonu 2 ° komunikací není nikdy zaručena konstantní výška vodního filmu na senzoru. Vzhledem k velmi vysoké proměnlivosti výšky vodního filmu a vysokofrekvenčních měření (měření každých 10 sekund, výstupní interval 1 minuta) jsou výsledkem nekonstantní hodnoty teploty tvorby námrazy, které v praxi ztěžují rozhodovací proces nasazení zimní údržby.

Lufft představuje pro podzim 2013 nový silniční senzor IRS31PRO:

Konstrukčně opět zavádíme (extrémně malý, minimalizovaný) důlek, který se naplní mnohem častěji než tomu bylo u konstrukce IRS21 a zajistí tak kontinuální měření hodnoty teploty tvorby námrazy. Radarový způsob zajišťuje velmi přesné měření výšky vodního filmu v řádu mikrometrů, dokladované laboratorními certifikáty. Přesnost měření teploty tvorby náledí je extrémně důležitá pro výkony zimní údržby ve střední Evropě, kde se teploty často pohybují kolem nuly. Dvoudílný design  (tělo senzoru s externími čidly a elektronika) tak umožňuje prověření a kalibraci senzorů v cyklickém režimu v laboratoři i po několika letech. Pro aplikace na letištích "si povídá"  IRS31Pro s naším ARS31 a díky jeho principu aktivního měření (aktivní silniční senzor) obdrží přesné výsledky teploty tvorby námrazy nezávislé na užité směsi posypu či postřiku.

IRS31Pro-UMB s dvěma senzory pro měření teploty pod povrchem

Odolnost konstrukce byla prakticky prokázána na letištích. Některé ze senzorů byly instalovány v tzv. "kontaktní zóně", kde na senzory přistávaly nejtěžší letadla světa.

Po 20 letech vývoje pasivních silničních senzorů jsme přesvědčeni, že IRS31Pro je nejlepší pasivní čidlo, který kdy Lufft vytvořil. Ale také již dnes víme, že za několik let bude existovat IRS41.