Группа инженеров и исследователей из Политехнического университета Гонконга завершает выполнение семилетнего проекта, в рамках которого была разработана система контроля состояния высокоскоростных железнодорожных магистралей. В рамках длительной опытной эксплуатации система, состоящая из множества специальных волоконно-оптических датчиков, зарегистрировала 30 случаев «аномальных колебаний» на контролируемом 36-километровом участке магистрали. И все эти случаи были ранним проявлением проблем с железнодорожным полотном, несвоевременное устранение которых могло стать причиной железнодорожных катастроф, которые могли бы унести немалое количество человеческих жизней.

Основой новой диагностической системы являются оптоволоконные датчики с решетками Брегга (fiber Bragg gratings, FBG), которые являются отражателями света, специально создаваемыми внутри структуры оптоволоконного кабеля. Эти решетки всегда отражают свет строго определенной длины волны, но если кабель, в котором содержатся решетки Брегга, механически связать с железнодорожным полотном или критическими узлами конструкций железнодорожных поездов, то длина волны отражаемого решеткой света будет изменяться пропорционально усилию деформации, приложенному к оптоволоконному кабелю.

Измеряя колебания длин волн света, отражаемого решеткой Брегга внутри кабеля, можно идентифицировать аномальные и потенциально опасные уровни механических колебаний полотна, возникающие в результате его неисправности, и места их возникновения. Стоит заметить, что система является полностью оптической. Это определяет чрезвычайно высокие показатели ее надежности, а работа системы абсолютно не зависит от уровня электромагнитных помех, силы солнечных магнитных бурь и других факторов, оказывающих пагубное влияние на работу обычных электронных систем.

За семь лет опытной эксплуатации система произвела около 10 миллионов измерений колебаний железнодорожного полотна участка высокоскоростной магистрали, соединяющей Гонконг с Китаем. И из общего ряда этих 10 миллионов измерений только тридцать выделялись своей необычностью, что позволило своевременно обратить внимание железнодорожных эксплуатационных служб на проблемные участки полотна и устранить неисправности до того, как они стали причиной катастроф. Помимо раннего обнаружения возникающих неисправностей железнодорожного полотна, внедрение системы будет иметь немалый «побочный» экономический эффект. Только на 36-километровом опытном участке магистрали за год было сэкономлено около 250 тысяч долларов за счет устранения целого отряда путевых обходчиков, которые осматривают полотно визуально и практически вручную обнаруживают его неисправности.

В настоящее время проводятся установка оптоволоконной диагностической системы на полотнах железных дорог всех пригородных маршрутов в Гонконге. Также в скором времени планируется начало развертывания подобных систем и на магистралях в Сингапуре, Австралии и в некоторых других странах с развитым высокоскоростным железнодорожным сообщением.