Magyar Tudományos Akadémia Műszaki Tudományok Osztálya
Közlekedéstudományi Bizottság Elnök: Dr. Tánczos Lászlóné az MTA doktora tel.: +36-1-463-3265 fax: +36-1-463-3267 e-mail:
[email protected] Titkár: Dr. Tóth János PhD tel.: +36-1-463-1953 fax: +36-1-463-3269 e-mail:
[email protected] 1111 Budapest, Stoczek József u. 2. St. ép.
EMLÉKEZTETŐ az MTA Közlekedéstudományi Bizottság 2012. november 14-i üléséről Összeállította: Dr. Bokor Zoltán közgyűlési képviselő Jóváhagyta: Dr. Tánczos Lászlóné KTB elnök, Dr. Zobory István GTB elnök és Dr. Tóth János KTB titkár Az ülés a „Magyar Tudomány Ünnepe 2012” rendezvénysorozat keretében, a Műszaki Tudományok Osztálya nagyrendezvényeként, a Közlekedéstudományi Bizottsága (KTB) és Gépszerkezettani Tudományos Bizottsága (GTB) közös ünnepi tudományos üléseként került megrendezésre „Új irányok a közlekedési és járműipari tudományban fiatal kutatók eredményeinek tükrében” címmel. Az ülés védnökei Dr. Fónagy János NFM államtitkár és Dr. Mészáros György NIH elnök voltak. A bizottság ülését Dr. Tánczos Lászlóné elnök nyitotta meg köszöntve a tagokat és a meghívottakat, s kiemelve a kutatások és a gyakorlati alkalmazás közötti kapcsolat fontosságát. Ezt követően Dr. Fónagy János mondott köszöntőt, amelyben hangsúlyozta, hogy a ma fiatal kutatóinak meghatározó szerepe lesz a közeljövőben, különös tekintettel a közlekedésre allokálható erőforrások minél hatékonyabb felhasználásának megalapozására. A köszöntők sorát Dr. Stépán Gábor osztályelnök, az MTA rendes tagja folytatta, kiemelve a járműipar hazai gazdaságban betöltött fontos szerepét, továbbá a közlekedés mindenkit érintő problémáit, s ezek megoldási igényét. A köszöntéseket követően Dr. Tánczos Lászlóné elnök megnyitotta a közlekedési szekciót, amelyben három előadás hangzott el. Dr. Borsos Attila, a SZE egyetemi docense a közúti infrastrukturális beavatkozások hatásmodellezését és optimálását taglalta előadásában. Bevezetésként bemutatta a közúti közlekedésbiztonság tendenciáit, s kitért a mérés és a hosszú távú idősorok problematikájára. A hatás az intézkedést követő balesetszám-csökkenésként definiálható, míg a mérés előtteutána vizsgálattal (intézkedés hatásméréssel) oldható meg. Zavaró tényezőként jelentkezik a balesetek ingadozása, a trendek és az egyéb externális tényezők (pl. forgalom, időjárás) befolyásoló hatása. A balesetek előfordulási gyakoriságának becslése a beavatkozás előtti állapotban a tényleges, illetve a várható balesetszámmal, míg az utána állapotban a beavatkozás megtételével, illetve elmaradásával várható balesetszámokkal történhet. A hatásbecslésre rendelkezésre álló főbb módszerek a következők: 1. naiv előtte-utána vizsgálat; 2. kontroll-csoportos vizsgálat; 3. Bayes módszer;
1
4. többváltozós egyenletek alkalmazása. Ezek közül a 2. és a 3. módszer került részletesebben bemutatásra konkrét példákon keresztül. A kontroll-csoportos vizsgálattal a beavatkozás nélkül bekövetkező változás mérhető. E módszer meghatározó feltétele a kontroll csoport jósága. A kontroll csoportnak hasonlítania kell a beavatkozás helyszínéhez (forgalomnagyság változása, baleseti trendek, stb. tekintetében), továbbá a beavatkozás nem lehet hatással a kontroll csoport helyszíneire és az ún. esélyhányadosnak 1-hez közeli értéket kell felvennie. Az empirikus Bayes módszer lényege, hogy az adott helyszínre korrigált balesetszámot az adott helyszínen mért balesetszám és az ettől a helyszíntől a referencia csoport alapján várható balesetszám függvényében határozza meg valószínűségi alapon. Mindkét módszer matematikailag jobban alátámasztott becslést ad hatások tekintetében. Megoldandó módszertani probléma az átlaghoz való visszatérés (a véletlen jelenségek (pl. közúti balesetek) hosszú távon átlaghoz való közelítése), valamint a trendek hatásának kiszűrése. Összefoglalásképp elmondható, hogy a gyakorlatban jelenleg használt tervezési értékek kritikusan kezelendők, s pontosabbá tehetők a javasolt statisztikai módszerek alkalmazásával. Dr. Török Árpád, a BME tanársegédje a közlekedési hálózatfejlesztési döntések egyensúlyi modell környezetben történő leképezésének módszerét mutatta be. A vonatkozó kutatás célja – a releváns közgazdaságtudományi eredmények adaptálásával – korszerű egyensúlyi modellkörnyezet kialakítása a közlekedési hálózatfejlesztési döntések egzaktabb megalapozására. A kiegészítő elméletek, amelyek a modellt megalapozzák: árindexhatás, hazai piac hatás. Ezekre alapozva, továbbá a korábbi hálózattervezési modellek kritikájával került sor a közlekedés beépítésére az általános egyensúlyi modellbe. Ebben a modellben a közlekedés – a korábbi hasznosságnövelő tényezővel szemben – korlátozó tényezőként szerepel. A közlekedési hálózat a gazdasági környezettel kölcsönhatásban működő alrendszerként került meghatározásra, s így a beavatkozások hatásait is rendszerszinten célszerű értelmezni. A modell tekintettel van a társadalmi aszimmetriákra és a társadalom különböző jövedelem kategóriájú rétegeinek eltérő pénzáramaira, továbbá alkalmazza a viselkedés közgazdaságtan eredményeit. Figyelembe veszi azt is, hogy a közlekedési hálózat megváltozása hatással van az igényekre, s az igényeket így dinamikus módon kezeli. Ezen megfontolások alapján a modell a keresleti és a kínálati tényezők közötti függvénykapcsolatokat leképező összetett egyenletrendszerből áll, s egy feltételes szélsőérték probléma megoldását igényli. A bemutatott mintaalkalmazás egy egyszerűsített zárt területre került kialakításra. Az eredmények egyrészt segíthetik a már megvalósult közlekedési hálózatfejlesztési elemek igazolását, másrészt újabb elemeket alapozhatnak meg. A valós és a becsült paraméterek között általában jó a korreláció, de e tekintetben még vegyes a kép. Sokkal több és megbízhatóbb input adatra lenne szükség a valóságot jobban tükröző modell megépítéséhez – ez egyben a gyakorlati alkalmazás legfőbb korlátja. Amennyiben viszont sikerül az alapadatbázist biztosítani, a modell hatékony eszköze lehet a közlekedési hálózatfejlesztés pontosabb megtervezésének. Dr. Kovács Gábor, a BME tanársegédje előadását az elektronikus fuvar- és raktárbörze rendszermodelljéről tartotta. Ezt a kutatómunkát a jelenlegi gyakorlati megoldások előzetes felmérése motiválta, amely során kiderült, hogy a jelenlegi börzék nem használják ki a releváns döntéstámogatási módszertanban rejlő optimalizálási lehetőségeket. A
2
rendszermodell, illetve annak gyakorlati adaptálása a logisztikai kereslet és kínálat közötti összhangot kívánja megteremteni matematikai algoritmusok segítségével. A kifejlesztett módszerek közül a multikritériumos döntéstámogató algoritmus (MDA) az analitikus hierarchia eljáráson (AHP) alapul, s minősített sorrend kiszámítására alkalmas, pl. beszállítók kiválasztásánál. Potenciális alkalmazási köre ennél jóval tágabb lehet. Az eredmények érzékenységvizsgálattal is pontosíthatók. Az optimumkeresési eljárások a logisztika szinte minden területén alkalmazhatók, ahol igényeket és kapacitásokat kell hatékonyan egymáshoz rendelni. Az eljárások közül különösen a hangyakolónia algoritmus adaptálása lehet eredményes, amely egyszerűbb és összetettebb mintapéldákon került szemléltetésre. Az ilyen eljárások olyan bonyolultabb logisztikai tervezési feladatok megoldására is használhatók, mint pl. a városi logisztika, vagy a kombinált áruszállítás. A logisztikai szektor minden szereplőjének előnyt jelentő algoritmusok továbbfejlesztési és gyakorlati alkalmazási potenciálja igen nagy, ami előrevetíti a kutatás további, a logisztikai ipar számára is várhatóan érdekes irányait. Az előadásokat követően Dr. Tánczos Lászlóné elnök megnyitotta a közlekedési szekció vitáját, ismét kiemelve a gyakorlati felhasználhatóság tárgyalásának fontosságát. A vitában kérdést tett fel: Dr. Simon Vilmos, a BME egyetemi tanára, Dr. Orosz Csaba bizottsági tag, Keresztfalvi László, a MÁVTI munkatársa, Dr. Berki Zsolt, állandó meghívott, valamint a KTI munkatársai. Hozzászólást tett Berta Tamás, a KTI tagozatvezetője. A kérdések és hozzászólások a következő témákra világítottak rá: a jobbkéz-szabály közlekedésbiztonsági problémái; a baleseti hatáselemzés eredményeinek magyarázata; az egyensúlyi modellezés eredményei és a korábbi hálózatfejlesztési döntések közötti korreláció; a bemutatott modellek vasúti közlekedési alkalmazhatósága; a modell bemeneti adatok és a gyakorlati alkalmazhatóság egyensúlya; az egyensúlyi modell alkalmazhatósága a lemaradó térségekre; egyes összefüggések kritikája; a közlekedés gazdaságfejlesztési hatása kimutatható-e az egyensúlyi modellel; a logisztikai modellek effektív gyakorlati alkalmazása. A három kutató válaszainak lényege rendre a következőkben foglalható össze: adott útvonalon homogén közlekedésszabályozást célszerű alkalmazni, így pl. nem szerencsés váltogatni a jobbkéz-szabályt az elsőbbségadás kötelező táblával; szignifikáns hatást csupán az esetek 20-30%-ában sikerült kimutatni a baleseti hatáselemzések során; az egyensúlyi modell eredményei általában visszaigazolják az elődök döntéseit; vasúti alkalmazásokkal még nem foglalkoztak, de tervezik őket; a mérhetőségi és elérhetőségi korlátok meghatározzák a bemeneti adatok mennyiségét és minőségét; az egyensúlyi modell figyelembe veszi a társadalmi aszimmetriát, így alkalmazható lemaradó térségekre, illetve azok speciális tulajdonságainak tekintetbe vételére; a hagyományos közlekedéstervezési módszerek is jól alkalmazhatók, de olykor célszerű a valós viselkedési módokat leképező egyensúlyi modelleket használni. Ennek korlátot szabhat a nagy adatigény és a nagyméretű matematikai modell. Az eddigi kísérleti alkalmazások inkább szemléltető modellnek tekinthetők; a logisztikai modelleket jelenleg ital nagykereskedőkre próbálják alkalmazni.
3
A vita zárásaként Dr. Tánczos Lászlóné elnök jelezte, hogy az elhangzott sok új gondolat gyakorlati alkalmazási partnereket keres, ebben kéri a jelenlévők támogatását. A második szekció a járműipari kutatási eredményeket vonultatta fel Dr. Zobory István, a GTB elnökének vezetésével. Dr. Boronkai László a villamos vontatójárművek hajtásdinamikai folyamatainak szimulációját mutatta be. A szimuláció célja, hogy a hajtásrendszer elemein fellépő, a pálya-jármű kölcsönhatásából adódó fokozott igénybevételek megismerhetők legyenek, és ezek hatásai meghatározhatóvá váljanak az érintett gépelemek élettartama szempontjából. A kutatás a villamos hajtásrendszerrel rendelkező vasúti vontatójárművek tengelyhajtásának egyes gépészeti egységeiben ébredő dinamikai viszonyok vizsgálatát foglalta magában sztochasztikus pályagerjesztés mellett, különböző terhelésviszonyok esetén, figyelembe véve a jármű függőleges és keresztirányú parazita mozgását. Mindez egy 26 szabadságfokú paraméteres járműmodell segítségével került elvégzésre, a MÁV V63 sorozatú mozdony marokcsapágyas hajtásrendszere paramétereinek felhasználásával. A kidolgozott számítógépes algoritmus megvalósítása MAPPLE környezetben történt. A számítási algoritmus egy számítógépes programrendszeren alapulva el tudja végezni a tengelyhajtást alkotó főbb gépelemek szilárdsági és élettartam számítását. A modellfuttatás révén meghatározásra került a kiválasztott gépelemek üzembiztonsága és futásteljesítménye, illetve ezek jellege az egyes terhelési esetcsoportok független változóinak függvényében. A változások számszerűsítésével kimutathatóvá vált, hogy a fogaskereket leíró üzemi jellemzők érzékenységi sorrendje, vagy más szóval a terhelésváltozásra való reagálás erősségének rangsora minden terhelési esetcsoportban ugyanaz. Megerősödött az a feltételezés is, hogy csak a terhelés együttesen alapuló egyenértékű feszültség jellemezheti a kerékpártengelyben a pályaminőség hatására fellépő változásokat. Végül bebizonyosodott, hogy adott jármű és üzemi állapot esetében a modellelemek keresztirányú elmozdulásának, függőleges tengely körüli szögelfordulásának és e kettőnek az együttes korlátozása kimutatható hatással van a vizsgált gépelemek élettartamára és biztonsági tényezőire. Dr. Budik György, a GEA EGI Energiagazdálkodási Zrt. mérnöke az alternatív motorhajtóanyagok belsőégésű motorban történő alkalmazhatóságát vizsgálta. A kutatást az motiválta, hogy a kötetlen pályás mobilitás során továbbra is szükség lesz az energiahordozó fedélzeti tárolására, viszont a hagyományos kőolaj alapú hajtóanyagok készletei végesek. Megoldást jelenthet rövid és középtávon az egy motor többféle hajtóanyag elv gyakorlatba ültetése. A szóba jöhető alternatív motorhajtóanyagok közül a bioetanol és a hidrogén került részletesebb elemzésre egy külön e célra kialakított kísérleti motor segítségével. A kapcsolódó demonstrációs jármű a következő részegységekből áll: hidrogéntermelő és tároló egység (HTTE), soros hibrid hajtáslánc, Otto motor – generátor egység, akkumulátorok és ultrakapacitású kondenzátorok, villamos kerékagy motorok. A kísérleti motort alkalmassá kellett tenni az alternatív hajtóanyagok fogadására, ami számos kihívást jelentett az üzemanyagok eltérő kémiai és fizikai tulajdonságai miatt. A szükséges módosítások megtételét követően mód nyílt a különféle üzemanyagok alkalmazása hatásainak empirikus modellezésére. Az eredmények jól hasznosíthatók a kapcsolódó motorfejlesztésekben, de az alkalmazott kísérleti eszközök tovább is fejleszthetők számos irányba.
4
Dr. Kovács Krisztián a járműalkatrészek és szerkezetek élettartamának és kifáradási folyamatának statisztikai vizsgálatát végezte el. A témaválasztás indoka az volt, hogy a járműalkatrészek mértékadó tönkremeneteli módjának meghatározása a mintegy 150 éve tartó folyamatos kutatások ellenére nem lezárható terület: a műszaki újítások mindig további kifáradási vizsgálatokat igényelnek. E vizsgálatok a számítási módszerek fejlődése ellenére ma sem nélkülözhetők, ugyanakkor az eredmények túlnyomó többsége statisztikai kiértékelést igényel. Megállapításra került, hogy a fárasztókísérletek eredményeinek feldolgozásával újrahasznosítható információk nyerhetők ki. Így pl. az élettartam minták szórására, valamint az eloszlásalakra előzetes becslés adható: a-priori eloszlás. A Bayes módszer alkalmas a kinyert információk matematikailag megalapozott figyelembe vételére. Ennek során meghatározandó a becsült törési valószínűségek a-posteriori eloszlása, míg az a-posteriori eloszlásból várhatóérték számítható. A bemutatott módszerek alkalmazásával csökken a szükséges fárasztó próbatestek száma, s csökken a kis törési valószínűségek becslését terhelő bizonytalanság. A járműipari szekció kérdéseit a GTB tagjai az egyes előadásokat követően tették fel, amelyre a kutatók azonnal válaszoltak. A kérdések-válaszok a következő témákra irányultak: a fogaskerekek irányadó méretezési elméletei; a meghatározott üzembiztonsági összefüggések jellege; a gyakorlat visszaigazolja-e a szimulációs eredményeket – igen; MAPPLE – ez egy matematikai programfelület beépített funkciókkal, de célzott fejlesztést is igényelt a szimuláció; az alternatív üzemanyag közvetlen motortérbe vitelének lehetősége – elvileg megoldható; a fajlagos tüzelőanyag fogyasztás különféle üzemanyagok esetén – eltérések a különböző fűtőértékek miatt; a jövő hajtóanyaga – várhatóan a hidrogén lesz; a kis törési valószínűségek problematikája – további kutatást igényel; a mintaméret és a Bayes módszer összefüggése – a módszer kisebb mintát igényel, ami előny a gyakorlatban. A két szekció zárását követően Dr. Tánczos Lászlóné elnök az egyebek napirendi pontban jelezte, hogy Dr. Makó Emese 100%-os támogatással köztestületi tag lett. A nem akadémikus közgyűlési képviselők jelöltlistájára az elektronikus szavazás eredményeképp felkerült Dr. Bokor Zoltán bizottsági tag, jelenlegi képviselő és Dr. Varga István kooptált tag. A képviselőt kettőjük közül kell kiválasztani a következő elektronikus szavazási fordulóban. Az ülés zárásaként Dr. Tánczos Lászlóné elnök megköszönte a jelenlévők részvételét. Megjegyzés: a november 14-i KTB-GTB közös tudományos ülés pozitív visszhangot kapott a Műszaki Tudományok Osztálya másnapi osztályülésén. Dr. Stépán Gábor osztályelnök hasznosnak és egymást jól kiegészítőnek minősítette a két tudományterület összekapcsolását. Kiemelte a fiatal előadók sikeres előadásait, a rendezvény magas szintű közéleti támogatottságát és elismerően nyilatkozott a nagy létszámú hallgatóság aktív bekapcsolódásáról az előadásokat követő vitába.
Budapest, 2012. november 26. 5
