– Aktualności WYDZIAŁU

Fot. 1. Zakończenie I. edycji studiów podyplomowych TPKEK
 

W Wojskowej Akademii Technicznej zakończyła się właśnie I. edycja studiów podyplomowych pn. „Teoria i praktyka kształcenia i egzaminowania kierowców”. Studia zostały przygotowane i były prowadzone przez Wojskową Akademię Techniczną (Instytut Pojazdów i Transportu WIM), Wojewódzki Ośrodek Ruchu Drogowego w Łodzi oraz Instytut Transportu Samochodowego.

Wzięło w nich udział 18 Słuchaczy z całej Polski. Były to osoby z różnych środowisk zawodowych (min. instruktorzy, kierownicy ośrodków szkolenia kierowców, egzaminatorzy, pracownicy organów nadzoru), przez co możliwa była wymiana doświadczeń. „Każde spotkanie posiadało dodatkową wartość” – pisze Pan Andrzej Rak, absolwent studiów, egzaminator, instruktor nauki jazdy – w zakresie wszystkich kategorii prawa jazdy, instruktor techniki jazdy, zastępca dyrektora WORD w Opolu.

Studia przeznaczone są dla osób zainteresowanych bądź związanych zawodowo z procesem szkolenia, egzaminowania kierowców, a także szeroko pojętą problematyką bezpieczeństwa ruchu drogowego, w tym osób ze szczególnymi potrzebami, będącymi uczestnikami ruchu drogowego.

Studia umożliwiają rozwój kariery zawodowej, realizację potrzeb i  obowiązków podnoszenia kwalifikacji osób zawodowo uczestniczących w procesie szkolenia i egzaminowania kandydatów na kierowców i kierowców, w tym instruktorów oraz egzaminatorów.

Program studiów łączy dziedziny nauk technicznych (m.in. technika samochodowa, mechanika ruchu, technika jazdy, analiza przebiegu wypadków drogowych) z naukami społecznymi (psychologia, dydaktyka, prawo). W trakcie studiów uczymy przede wszystkim jak wzorcowo kształcić kierowców, jak powinien wyglądać proces nadzoru szkolenia i egzaminowania, jak również jak indywidualizować podejście do osób szkolonych.

Poniżej załączamy link do opinii o studiach naszych pierwszych absolwentów, którzy wypowiedzieli się na łamach portalu „Prawo drogowe”:
https://www.prawodrogowe.pl/informacje/news-tygodnia/andrzej-rak-dominik-grabowski-to-kwalifikacje-potrzebne-do-wykon

II. edycja studiów rusza 23.02.2024 r.

Fot. 2. Zakończenie I. edycji studiów podyplomowych TPKEK
 

Fot. 1. Wystąpienie doktorantki Danieli Szpaczyńskiej podczas ISTVS 2024 Digital Event Series 

Doktorantka Wydziału Inżynierii Mechanicznej Wojskowej Akademii Technicznej, por. mgr inż. Daniela Szpaczyńska w dowód uznania dla jej badań prezentowanych na poprzedniej konferencji International Society for Terrain-Vehicle Systems (ISTVS) 2022, wystąpiła jako jedna z prezenterek w wydarzeniu on-line ISTVS 2024 Digital Event Series.

11. regionalna konferencja ISTVS w regionie Azji i Pacyfiku odbyła się online we wrześniu 2022 r., a jej gospodarzem był Harbin Institute of Technology w Chinach, z udziałem prelegentów z całego świata. Komitet Konferencji wyselekcjonował referaty, których autorzy zostali zachęceni do przesłania manuskryptów do specjalnego wydania Journal of Terramechanics. Powstały w ten sposób numer specjalny stanowi wybór najlepszych referatów z  konferencji pn. Best Papers of 11th Asia-Pacific Regional Conference of the ISTVS.

Wystąpienie podczas ISTVS 2024 Digital Event Series dotyczyło artykułu pt. The running gear construction impact on overcoming obstacles by light high-mobility tracked UGV (Wpływ konstrukcji układów jezdnych bezzałogowych platform lądowych (BPL) na ich możliwości pokonywania przeszkód). W publikacji przedstawiono wyniki symulacyjnych badań mobilności lekkich, gąsienicowych BPL oceniając różne rozwiązania układu jezdnego pod kątem ich możliwości pokonywania przeszkód terenowych. Za pomocą stworzonych przez autorów artykułu modeli dynamiki układów wieloczłonowych przeanalizowano przejazd BPL przez pięć reprezentatywnych przeszkód, analizując przebiegi siły napędowej i poślizgu, a także rozkładu nacisków na podłoże. Na podstawie przyjętych kryteriów wskazano najkorzystniejsze rozwiązania dla każdej z przeszkód i wnioski dotyczące konstrukcji układów jezdnych lekkich BPL.

Por. mgr inż. Daniela Szpaczyńska ukończyła studia magisterskie na kierunku Mechanika i Budowa Maszyn na Wydziale Mechanicznym WAT i jest pracownikiem Instytutu Robotów i Konstrukcji Maszyn. Jej obecna praca związana jest z badaniami nad funkcjonalnością platform lądowych.

Artykuł The running gear construction impact on overcoming obstacles by light high-mobility tracked UGV został opublikowany w czasopiśmie Journal of Terramechanics (140 pkt., IF 2,4).

 

Fot. 2. The running gear construction impact on overcoming obstacles by light high-mobility tracked UGV

Fot. 1. dr inż. Robert Kosturek 

Naukowcy Wojskowej Akademii Technicznej doskonalą metodę wytwarzania połączeń bimetalicznych typu aluminium-stal. Zastosowanie nowatorskiej techniki zgrzewania tarciowego z przemieszaniem pozwala zredukować masę komponentów maszyn przy zachowaniu ich wysokiej nośności. Badania prowadzone wspólnie z naukowcami z Politechniki Bydgoskiej spełniają oczekiwania przemysłu, ponieważ umożliwiają zmniejszenie masy elementów pojazdów szynowych, a tym samym kosztów transportu.

Współcześnie, jedną z najbardziej innowacyjnych technik spajania materiałów konstrukcyjnych jest technika zgrzewania tarciowego z przemieszaniem FSW (ang. friction stir welding), której opracowanie w Wielkiej Brytanii w 1991 roku stanowiło istotny przełom w zakresie łączenia stopów aluminium.

„W technice FSW, realizacja połączenia możliwa jest dzięki ciepłu generowanemu przez tarcie specjalnego narzędzia o materiał, wynikiem którego lokalnego doprowadzenia materiałów do stanu „ciastowatości” i ich przemieszanie. Ponieważ sam proces zachodzi w stanie stałym, ponieważ łączony materiał nie ulega stopieniu, a jedynie uplastycznieniu, eliminuje to szereg problemów, m.in. ryzyko pękania połączeń podczas krzepnięcia czy występowanie porów w złączu” – mówi dr inż. Robert Kosturek z Wydziału Inżynierii Mechanicznej WAT.

Poza klasycznym wykorzystaniem techniki FSW do realizacji połączeń spójnościowych stopów aluminium, w ostatnich latach, coraz większą uwagę przykuwa możliwość wytwarzania połączeń bimetalicznych typu aluminium-stal. Jest to dość skomplikowany technologicznie wariant procesu FSW, w którym lokalnie uplastyczniany jest głównie element aluminiowy, a stalowy jedynie w  niewielkim stopniu.

Wspólną inicjatywą Instytutu Robotów i Konstrukcji Maszyn Wydziału Inżynierii Mechanicznej WAT oraz Wydziału Inżynierii Mechanicznej Politechniki Bydgoskiej, zostały podjęte badania nad wytwarzaniem bimetalicznych profili zamkniętych typu aluminium-stal. Uzyskiwane są one w wyniku zgrzewania techniką FSW ceowników aluminiowych z ceownikami stalowymi (fot. 2).

„Realizacja takiego połączenia przy wykorzystaniu tradycyjnych procesów spawalniczych jest dość problematyczna z uwagi na znaczne różnice w temperaturach topnienia stali i aluminium oraz przez tworzenie się kruchych związków intermetalicznych, które w sposób znaczący redukują wytrzymałość rozpatrywanego połączenia spójnościowego” – wyjaśnia naukowiec.

Przykładowe elementy bimetaliczne uzyskane techniką FSW zostały przedstawione poniżej (fot. 3).

Potencjalnym zastosowaniem tego rodzaju produktów może być produkcja pojazdów szynowych, gdzie zwiększenie udziału aluminium w konstrukcji kosztem stali pozwoli na zredukowanie masy pojazdu.

„Warto nadmienić, że technika FSW jest szeroko stosowana już dzisiaj w przemyśle motoryzacyjnym do wykonania połączeń elementów aluminiowych, przez firmy takie jak Mazda czy Audi. Mazda była zresztą pierwszą firmą, która opracowała technikę punktowego zgrzewania elementów stalowych i aluminiowych wykorzystując metodę FSW” – mówi dr Kosturek.

W ścisłej współpracy z WAT realizowane są na Politechnice Bydgoskiej dwa doktoraty koncentrujące się na badaniu właściwości mechanicznych wytwarzanych złączy bimetalicznych:

• „Analiza odporności na pękanie zgrzewanych tarciowo metodą FSW połączeń S355/AA6061”, doktorant: mgr inż. Wojciech Ziółkowski, promotor: prof. dr hab. inż. Dariusz Boroński, promotor pomocniczy: dr inż. Robert Kosturek,
• „Modelowanie trwałości zmęczeniowej stalowo-aluminiowych profili zgrzewanych tarciowo metodą FSW”, doktorant: mgr inż. Radosław Stachowiak, promotor 1: prof. dr hab. inż. Dariusz Boroński, promotor 2: prof. dr hab. inż. Lucjan Śnieżek.

„Współpraca pomiędzy jednostkami przyniosła już pierwsze plony w postaci opracowania oprzyrządowania do wykonywania próbek płaskich i profili zamkniętych oraz optymalizację parametrów procesu spajania. Część wyników badań została opublikowana w pracy „Mechanical properties and microstructure of dissimilar S355/AA6061-T6 FSW butt joints” – mówi dr inż. Robert Kosturek.

Publikacja dotyczy przede wszystkim wpływu parametrów procesu FSW na wytrzymałość uzyskanych połączeń, co pozwoliło na dobór optymalnego zestawu parametrów do dalszych badań. Docelowo, otrzymane połączenia będą badane pod kątem wytrzymałości zmęczeniowej i odporności na pękanie, co pozwoli na ocenę czy rozpatrywane wyroby bimetaliczne mogą stanowić elementy konstrukcji nośnych, poddawanych oddziaływaniu obciążeń zmiennych.

Wyniki badań ukazały się w czasopiśmie „Materials” w artykule „Mechanical Properties and Microstructure of Dissimilar S355/AA6061-T6 FSW Butt Joints”. Współautorami artykułu są: dr inż. Robert Kosturek i prof. dr hab. inż. Lucjan Śnieżek z Wydziału Inżynierii Mechanicznej WAT oraz mgr inż. Wojciech Ziółkowski, prof. dr hab. inż. Dariusz Boroński, dr inż. Andrzej Skibicki i mgr inż. Radosław Stachowiak z Wydziału Inżynierii Mechanicznej Politechniki Bydgoskiej.

Artykuł otrzymał 140 punktów, wskaźnik cytowań dla czasopisma „Materials” (IF) to 3.4.

oprac. Marcin Wrzos
fot. Mariusz Maciejewski

Fot. 2. Zgrzewanie techniką FSW ceowników aluminiowych z ceownikami stalowymi

Fot. 3. Przykładowe elementy bimetaliczne uzyskane techniką FSW

Fot. 4. Nowatorska technika zgrzewania tarciowego z przemieszaniem

Fot. 5. Nowatorska technika zgrzewania tarciowego z przemieszaniem

Fot. 1. Etapy gromadzenia, przetwarzania i walidacji danych
 

Naukowcy WAT zaprojektowali innowacyjny sposób modelowania ruchu drogowego. Do przewidywania czasu przejazdu zaproponowali model sztucznej inteligencji (AI). Wdrożenie tego podejścia w systemach zarządzania ruchem znacząco poprawi jakość podróżowania. Wyniki badań opisali w czasopiśmie „Expert Systems With Applications”. Biorąc pod uwagę indeks Impact Factor, praca jest jedną z najlepszych publikacji o transporcie, jaka została opublikowana przez polskich naukowców.

Na całym świecie regularnie zwiększa się liczba użytkowników dróg. Rosnąca liczba pojazdów i nienadążająca za tym rozbudowa infrastruktury drogowej wpływają na zwiększenie obciążenia na odcinkach dróg, zwłaszcza na obszarach silnie zurbanizowanych. W odpowiedzi na te wyzwania naukowcy Wojskowej Akademii Technicznej opracowali innowacyjne rozwiązania technologiczne, które spełniają oczekiwania kierowców.

„Modelowanie ruchu drogowego stanowi duże wyzwanie ze względu na złożoną naturę systemów drogowych oraz częste interakcje między użytkownikami dróg. Wyzwaniem badawczym jest właściwe opisanie tego zjawiska i uwzględnienie szerokiej gamy czynników, które przyczyniają się do powstawania zatorów drogowych” – mówi kpt. dr inż. Igor Betkier z Wydziału Bezpieczeństwa, Logistyki i Zarządzania WAT.

Artykuł „A novel approach to traffic modelling based on road parameters, weather conditions and GPS data using feedforward neural networks” przedstawia innowacyjny sposób modelowania ruchu drogowego w sieci transportowej i zawiera opis modelu predykcyjnego z użyciem sieci neuronowej Multilayer Perceptron.

Wyniki badań kpt. dr. inż. Igora Betkiera oraz kpt. mgr inż. Mateusza Oszczypały z Wydziału Inżynierii Mechanicznej WAT zostały opublikowane w czasopiśmie „Expert Systems With Application” wydawnictwa Elsevier. Opracowane rozwiązanie uwzględnia szerokie spectrum czynników, określonych w literaturze jako sprzyjające zjawisku kongestii (zwiększenia natężenia ruchu drogowego), a tym samym obniżeniu prędkości pojazdów w sieci transportowej.

Realizacja projektu rozpoczęła się od modelowania matematycznego, podczas którego dokonano identyfikacji 38 kluczowych parametrów, które determinuje sformułowany parametr traffic factor, będący stosunkiem średniej aktualnej prędkości pojazdu przemieszczającego się pomiędzy dwoma węzłami transportowymi do średniego historycznego czasu przejazdu pomiędzy nimi.

Poszczególne etapy gromadzenia, przetwarzania i walidacji danych w ramach niniejszego projektu, zostały zaprezentowane na Fot. 1.

Etap 1

Sieć transportowa, w oparciu o którą przygotowano bazę danych dla sieci neuronowej, składała się z 462 węzłów oraz 602 połączeń, będących dokładnym odwzorowaniem sieci dróg krajowych województwa mazowieckiego. Struktura ta została zbudowana na podstawie danych pozyskanych z Generalnej Dyrekcji Dróg Krajowych i Autostrad (instytucji zarządzającej), w oparciu o platformę Neo4j umożliwiającą tworzenie struktur danych na bazie grafu skierowanego.

Etap 2

Na tym etapie zaprogramowano webserwis w języku Python, który dokonywał pobierania danych z usługi Distance Matrix API serwisu Google Maps od 25 maja do 22 czerwca 2022 roku z interwałem dwugodzinnym. Aplikacja pobierała wartość parametrów traffic factor dla poszczególnych połączeń transportowych. Ponadto na bazie współrzędnych geograficznych węzłów początkowego i końcowego dla poszczególnych połączeń, określono współrzędne geograficzne punktu leżącego w połowie odległości pomiędzy tymi węzłami. Przyjęta konwencja miała na celu określenie punktu, do którego zostanie przypisany kod pocztowy lub nazwa miejscowości, w oparciu o co możliwe będzie m.in. określenie parametru gęstości zaludnienia dla właściwej gminy.

Etap 3

W etapie 3 wykorzystano przypisane do poszczególnych rekordów kody pocztowe lub jednostki terytorialne i przy pomocy autorskiego webserwisu stworzonego w oparciu o język Python, przeszukano bazę danych Poczty Polskiej. Rekordom, w których znajdował się kod pocztowy, przypisano nazwę gminy, dla której był właściwy.

Etap 4

W etapie 4 kody pocztowe oraz nazwy jednostek terytorialnych zostały porównane z bazą danych GUS zawierającą informację o gęstości zaludnienia dla poszczególnych gmin.

Etap 5

W etapie 5 rekordy bazy danych uzupełniono o warunki atmosferyczne występujące w chwili pomiaru parametru traffic factor. By było to możliwe, zaprogramowano webserwis w języku Python, który dla parametrów wejściowych – współrzędnych geograficznych punktu leżącego w  połowie odcinka drogowego oraz chwili pomiaru parametru traffic factor, pobierał wybrane elementy ze zwróconej przez serwer portalu www.timeanddate.com odpowiedzi.

Etap 6

W etapie 6 rekordy bazy danych uzupełniono o zdarzenia drogowe. W tym celu zaprogramowano webserwis w języku Python, który dokonywał analizy raportowanych utrudnień udostępnianych w serwisie Generalnej Dyrekcji Dróg Krajowych i  Autostrad. W przypadku pojawienia się utrudnienia drogowego w województwie mazowieckim, aplikacja dokonywała jego skojarzenia z właściwymi rekordami na podstawie numeru i  pikietażu drogi, na którym ono wystąpiło.

Etap 7

W ostatnim etapie dokonano przeglądu parametrów traffic factor, przyjmując konwencję road-after-road. Każde z połączeń w bazie danych zostało sprawdzone pod kątem poprawności danych. Na tym etapie odrzucono odcinki drogowe, dla których oceniono, że parametr traffic factor został oszacowany błędnie.

Ostateczna baza danych zawierała 41945 rekordów w pełni skompletowanych wartości zmiennych wejściowych.

Po przygotowaniu bazy danych, rozpoczął się etap projektowania sieci neuronowej. Naukowcy zaproponowali uniwersalną sieć Feedforward Neural Network (FNN) w postaci modelu Mutlilayer Perceptron (MLP) 38-10-1, która została wytrenowana przy wykorzystaniu algorytmu Levenberga-Marquardta, gdzie neuronom warstwy wejściowej przekazywany był wektor wartości wejściowych odpowiadający typom i właściwościom technicznym drogi, porze dnia, dniom tygodnia, występowaniu incydentów, warunkom atmosferycznym czy gęstości zaludnienia obszaru. W badaniach uzyskano satysfakcjonujący poziom średniego bezwzględnego błędu procentowego dla zbioru testowego (9.12%) oraz innych metryk.

„Ponadto podjęliśmy próbę opracowania wyspecjalizowanych modeli odnoszących się do czterech typów dróg krajowych: autostrad (A), dróg ekspresowych (S), dróg głównych ruchu przyspieszonego (GP) oraz dróg głównych (G). Rezultaty modeli MLP 34-10-1 oraz MLP 38-10-1 są znacząco lepsze od dotychczasowych modeli prezentowanych w literaturze naukowej. Podejście zaprezentowane w procesie gromadzenia, przetwarzania i walidacji danych może zostać zaimplementowane w ramach inteligentnego systemu transportowego (ITS) w kategorii inteligentnych systemów zarządzania ruchem oraz w ramach rozwiązań z obszaru inteligentnej infrastruktury, z uwagi na wysoką skalowalność i użycie wyspecjalizowanych serwisów internetowych” – zapewnia kpt. dr inż. Igor Betkier.

Praca rozszerza obszary związane ze sztuczną inteligencją, w tym aspekty inteligentnej infrastruktury i inteligentnych systemów transportowych (ITS). Expert Systems With Applications jest czasopismem zajmującym 28 miejsce na świecie wśród 3111 czasopism indeksowanych w kategorii inżynieria według wskaźnika H index w rankingu Scimago (H index – 249). Tym samym artykuł jest jedną z najlepszych publikacji (pod względem indeksu Impact Factor, który dla tego czasopisma wynosi 8.5/punkty MEiN: 200) w obszarze transportu jaka została opublikowana przez polskich naukowców w ciągu ostatnich kilku lat. Publikacja powstała w ramach realizacji przez kpt. dr. inż. Igora Betkiera projektu MINIATURA-5, dofinansowanego przez Narodowe Centrum Nauki.

Marcin Wrzos

Fot. 2. Sieć neuronowa – Feedforward Neural Network (FNN) – w postaci modelu Mutlilayer Perceptron (MLP) 38-10-1