Mereka mengusulkan menggunakan teknologi penginderaan sensitivitas tinggi – yang juga lebih cocok untuk kondisi ekstrem – untuk melukiskan gambaran yang lengkap dan berkelanjutan dengan setiap putaran roda kereta.
Feng dan timnya mengembangkan sensor berbentuk cincin raksasa yang setipis selembar kertas dan melekat sempurna pada dinding bagian dalam atau luar roda kereta, menurut sebuah makalah peer-review yang diterbitkan pada bulan Januari oleh jurnal Scientia Sinica Technologica.
01:48
China luncurkan jalur kereta api berkecepatan tinggi lintas laut pertama di dekat Selat Taiwan
China luncurkan jalur kereta api berkecepatan tinggi lintas laut pertama di dekat Selat Taiwan
Sensor fleksibel ini tidak hanya mampu mengukur deformasi roda yang sebelumnya diabaikan tetapi juga dapat membantu para insinyur menentukan kekurangan menit di trek dengan presisi yang belum pernah terjadi sebelumnya, menggigit risiko sejak awal, kata para peneliti.
Tim mengatakan sensor juga membahas masalah lama untuk industri kereta api berkecepatan tinggi, yang merupakan potensi sensor titik tunggal untuk “memutar” data ketika kereta menavigasi trek melengkung.
China mengoperasikan jaringan kereta api berkecepatan tinggi paling kompleks di dunia dan memiliki catatan keselamatan yang melampaui industri penerbangan komersial, tanpa ada kematian penumpang yang disebabkan oleh kecelakaan dalam dekade terakhir.
Tahun depan, generasi baru kereta berkecepatan tinggi akan diluncurkan di seluruh jaringan luas negara itu – lebih panjang dari khatulistiwa – dengan kecepatan maksimum meningkat dari 350km / jam (217mph) saat ini menjadi 400km / jam (249mph).
“Menghadapi jaringan kereta api berkecepatan tinggi yang begitu luas, memastikan keselamatan kereta api dan memangkas biaya perawatan adalah kunci utama di bidang transportasi kereta api,” tulis Feng dan rekan-rekannya.
“Ketika dipasangkan dengan teknologi penginderaan nirkabel, sensor gaya roda-rel fleksibel kami dapat menjaga denyut nadi real-time dan terus menerus pada gaya roda-rel kereta berkecepatan tinggi. Ini adalah game-changer untuk generasi berikutnya dari kereta api berkecepatan tinggi di China.”
Feng juga memimpin sebuah proyek yang didanai oleh National Natural Science Foundation of China yang melibatkan sensor untuk kendaraan hipersonik dekat ruang angkasa yang dapat merobek langit lebih dari tujuh kali lebih cepat daripada kecepatan suara di ketinggian.
Suhu dan tekanan ekstrem selama penerbangan hipersonik dapat merusak bentuk pesawat, sebuah fenomena yang difokuskan oleh tim Feng untuk mencegah, mengikis mekanisme kegagalan bahan dan struktur padat di lingkungan yang tidak konvensional ini.
Studi tim hipersonik memerlukan beberapa tes yang melelahkan, mendorong para peneliti untuk membuat sensor yang fleksibel, dapat diperluas, dan mampu bekerja di lingkungan yang paling keras.
Sementara China telah menginvestasikan sumber daya yang signifikan dalam pengembangan kendaraan hipersonik, teknologi mutakhir ini sebagian besar tetap terbatas pada aplikasi militer.
02:06
Uji coba senjata hipersonik China ‘memiliki semua perhatian kami’, kata Jenderal AS Mark Milley
Uji coba senjata hipersonik China ‘memiliki semua perhatian kami’, kata Jenderal AS Mark Milley
Namun, semakin banyak ilmuwan dan insinyur yang terlibat dalam penelitian hipersonik China percaya bahwa kemajuan ini secara bertahap akan mengalir ke aplikasi sipil dan membawa industri manufaktur China ke ketinggian baru.
Mereka juga mengantisipasi bahwa aplikasi sipil dari teknologi akan, pada gilirannya, bahan bakar penelitian persenjataan lebih lanjut dan produksi.
Skala besar dan kompleksitas infrastruktur super kereta api berkecepatan tinggi di China telah mengubahnya menjadi tempat uji coba untuk teknologi baru.
Misalnya, fisikawan kuantum Cina sedang mengembangkan jaringan komunikasi kuantum yang sangat aman untuk jaringan. Kecerdasan buatan juga telah diterapkan untuk mengoptimalkan efisiensi operasional dan mendeteksi benda asing di trek.
Generasi terbaru dari teknologi 5G juga memberikan visi seperti pahlawan superhero, memungkinkan mereka untuk menerima gambar real-time di luar garis pandang mereka.
Sementara itu, terowongan angin hipersonik membantu dalam pengembangan levitasi magnetik tabung vakum rendah futuristik kereta berkecepatan tinggi yang bisa mencapai kecepatan 1.000 km / jam (621mph) atau lebih.
Saat merancang sensor area besar yang cocok untuk roda kereta berkecepatan tinggi, tim Feng menemui beberapa kendala, terutama kebutuhan untuk menyeimbangkan kemampuan manufaktur skala besar berbiaya rendah dengan kinerja unggul.
Menurut makalah itu, para peneliti menggunakan kembali wafer silikon yang tersedia secara umum – tulang punggung pembuatan chip – sebagai dasar untuk sensor. Ini dilapisi dengan lapisan tipis emas.
01:52
China menyelesaikan uji coba superkonduktor untuk kereta maglev berkecepatan ultra tinggi 1.000 km / jam
China menyelesaikan uji coba superkonduktor untuk kereta maglev berkecepatan ultra tinggi 1.000 km / jam
Sementara emas mahal, tim menjaga biaya tetap terkendali, menggunakannya pada ketebalan satu menit untuk setiap wafer – hampir sebagian kecil dari lebar rambut, yang terukir dengan pola sensor yang rumit, menggunakan peralatan fotolitografi standar.
Struktur mikroskopis ini, yang dikenal sebagai kisi-kisi regangan, terdiri dari beberapa lapisan senyawa dan logam yang menunjukkan perubahan hambatan listriknya ketika mengalami variasi tekanan.
Ketika arus listrik melewati lapisan-lapisan ini, respons mereka menghasilkan sinyal yang menunjukkan adanya deformasi dalam aksi roda, menurut makalah itu.
“Eksperimen pemuatan vertikal kami mengungkapkan bahwa sensor cincin fleksibel tidak hanya menunjukkan linearitas yang kuat tetapi juga stabilitas dan pengulangan yang luar biasa dalam kondisi pembebanan siklik,” tulis para peneliti.
Feng dan timnya mengatakan bahwa dalam aplikasi dunia nyata, sensor dapat dikombinasikan dengan teknologi telemetri nirkabel kebisingan rendah untuk mengirim sinyal gaya roda-rel ke terminal analisis data.