Schválené projekty 2019

Rozdělení přidělené dotace z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum po fakultách se zohledněním celoškolských pracovišť na rok 2019

Celková přidělená částka z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum na VŠB-TUO - 55 404 010 Kč

Z toho 0,18 % - 99 192 Kč - úhrada způsobilých nákladů spojených s organizací SGS

fakulta přidělená částka v Kč
FBI  1 433 100
EKF  3 711 635
FAST  2 600 000
FS   8 127 164
FEI 15 797 594
HGF   5 859 651
FMT  7 597 824
VC 10 177 850
CELKEM 55 304 818

KódSP2019/65
Název projektuVýzkum v oblasti teoretické a aplikované elektrotechniky
ŘešitelZajaczek Stanislav Ing., Ph.D.
Školitel projektuIng. Roman Hrbáč, Ph.D.<br /> doc. Ing. Lubomír Ivánek, CSc.<br /> doc. Ing. Stanislav Kocman, Ph.D.<br /> doc. Ing. Václav Kolář, Ph.D.<br />
Období řešení projektu01.01.2019 - 31.12.2019
Předmět výzkumuVědecko-výzkumný projekt bude zaměřen především na analýzu a ověřování účinnosti elektrických pohonů, modelování mechatronických systémů a výzkum v oblasti bezpečnostních prvků v dopravě. Dále pak na problematiku optimalizace moderních
celulárních sítí a výzkum nových anténních systémů. V neposlední řadě pak na problematiku identifikace anomálií dat a spolehlivosti napájení elektrické trakce a s ní spojené aplikace.
Naše odborná skupina pracující v radiokomunikační oblasti se zabývá moderními technologiemi, šířením vln v novodobých bezdrátových a celulárních sítích. Zabývá se jejich simulacemi, či praktickým měřením antén vhodných pro již zmíněné technologie, jejich analýzou a následnou úpravou za účelem zvýšení zisku, popř. změnou
tvaru, či vyzařovací charakteristiky. Část projektu se mino jiné, zabývá úpravou a nalezením ideální flíčkové (path) antény, ta je momentálně hojně využívána v praxi. Nezbytnou součástí výzkumu je vhodné rozložení jednotlivých AP z hlediska pokrytí, jak ve volných, tak i v zastavěných oblastech. Do této části bude také zahrnut výzkum různých negativních vlivů na šíření vln. Pro simulaci moderních anténních systémů, budeme využívat RF modul programu COMSOL Multiphysics, či CST Microwave studio. U simulace pokrytí budeme používat software RadioLab, Radiomobile a I-prop.
Další oblastí výzkumu našeho týmu bude řešení vlivu provozu elektrizovaných drah na kovová úložná zařízení z hlediska šíření zpětných trakčních proudů v zemi. Tyto problémy budou řešeny modelově a následně budou na konkrétních systémech modely ověřeny měřením v provozu. Dále budou také řešeny technické prostředky pro omezení vlivu zemních proudů na úložná zařízení.
Taktéž bude modelována jízda elektrického vlaku pro umožnění predikce spotřeby energie. I tento model bude ověřen v provozních podmínkách. Spolehlivost napájení elektrické trakce především v extrémních podmínkách (námraza, hololedy, apod.) patří k tématům, které jsou velmi aktuální nejenom v podnicích, které zajišťují napájení trakčního vedení (SŽDC, ČEZ, ŽRF, apod.) ale i organizace, které toto napájení užívají (ČD, ČD Cargo, dopravní podniky, apod.). Další zájmovou oblastí výzkumu, kterým se zabýváme jsou elektrické pohony, především s asynchronními motory. V dnešní době jsou tyto systémy zásadní hybnou silou rozvoje průmyslu i součástí komunální techniky. Moderní řízení mechatronických soustav pomocí měničů kmitočtu přináší kromě velkých výhod v řízení i problémy v oblasti rušení a vlivu neharmonického napájení na jejich účinnost a spolehlivost. Kromě mechanických vlastností je významným parametrem celková spotřeba elektrické energie, která se liší od uváděných případů idealizovaného stavu s harmonickým napájením. Tento multikriteriální problém je možné zkoumat jen důslednou analýzou. Tato analýza soustavy se sestává ze simulace pomocí AC/DC modulu v programu COMSOL Multiphysics, kde bude zahrnuta také predikce chování asynchronních motorů při poruchových stavech a také experimentální měření asynchronního motoru z gramovatelného střídavého výkonového zdroje, při nastavených parametrech výstupního napětí. Kompletní analýza bude završena srovnáním naměřených výsledků s výsledky získanými ze simulačního modelu.
S touto oblastí, také přímo souvisí výzkum a experimentální ověřování chování střídavých regulovaných pohonů v různých konfiguracích, zejména jejich zpětných vlivů na napájecí síť. Analýza nízkofrekvenčního elektromagnetického rušení generovaného těmito pohony do sítě. Posouzení prostředků pro eliminaci rušení a návrh širokopásmových pasivních filtrů harmonických.
Simulace regulovaných pohonů z pohledu generovaného rušení a jejich matematické modely. Výzkum je dále zaměřen na účinnosti indukčních motorů ve střídavých regulovaných pohonech s měničem kmitočtu, včetně účinnosti dílčích komponent pohonu a jeho celkové účinnosti. Výzkum je také zaměřen na vliv kvality napájecího napětí na provozní vlastnosti střídavého pohonu.
K úspěšnému splnění cílů tohoto projektu je nutné zajistit z jeho prostředků externí diagnostické a experimentální měřící pracoviště pro testování asynchronních motorů malých výkonů (do 15kW) napájených neharmonickým napětím s různým obsahem harmonických vyšších řádů. Na tomto pracovišti se bude provádět diagnostika provozních vlastností a parametrů pohonu s měřením vlivu harmonických. Harmonické vyšších řádů jsou v praxi generovány především měniči kmitočtu, které jsou tak značně přispívají ke zhoršování kvality napájecího napětí asynchronního motoru. Experimentálním měřením budou předcházet analýza konkrétní mechatronické soustavy, její modelování v prostředí MATLAB, případně již zmíněný COMSOL.
Část projektu je také věnována analýze dat. Zde je nutné vytvořit metodiky, které na základě programového vybavení dovedou vyhodnotit anomálie v periodických softwarových průbězích. Tomuto aktuálnímu problému se aktivně věnuje pouze jeden zahraniční student doktorského studia, který studuje v kombinované formě a své teoretické poznatky realizuje v praktických aplikacích na několika velkých železničních přepravních uzlech v Ruské federaci.

Dosažené výsledky týmu:
Pracoviště pokračuje v testování námi vyvinuté elektrické drenáže v reálných podmínkách dopravců. Náš tým se rovněž zabýval řešením vlivu provozu elektrizovaných drah na kovová úložná zařízení z hlediska šíření zpětných trakčních proudů v zemi a jejich možné eliminace. Taktéž byla modelována jízda elektrické vozby pro umožnění predikce spotřeby energie. I tento model byl ověřen v provozních podmínkách.
V oblasti výzkumu antén byla navržena, následně nasimulována v programu COMSOL, vyrobena a v certifikované zkušebně změřena nová směrová anténa. V tomto projektu se chceme věnovat dále její optimalizaci. Předchozí část projektu se mino jiné, zabývala úpravou a nalezením ideální patch (flíčkové) antény, která je momentálně hojně využívána v praxi. Byl zde také zahrnut výzkum různých negativních vlivů na šíření vln. Pro simulaci moderních anténních systémů, jsme využili RF modul programu COMSOL Multiphysics, či CST Microwave studio. Byla provedena simulace 3-f asynchronního motoru nakrátko a také bylo provedeno srovnávací měření. Vytvořený model chceme
dále použít pro určení parametrů indukčního motoru s neharmonickým napájením a k dalšímu výzkumu na tomto typu stroje v oblasti účinnosti. Dále byla použita simulace pomocí AC / DC modulu v programu COMSOL Multiphysics, kde byla zahrnuta také predikce chování asynchronních motorů při poruchových stavech.

Plánované hodnocené výsledky:
Náš řešitelský tým si stanovuje v roce 2019 podat k publikování minimálně 2 článků publikovaných na SCOPUS, dále minimálně dvou článků publikovaných na WoS.
Členové řešitelského týmuBc. Vojtěch Babič
Ing. Jiří Cigánek
Bc. Lukáš Demel
doc. Ing. Karel Frydrýšek, Ph.D.
Bc. Lukáš Hána
Ing. Roman Hrbáč, Ph.D.
Bc. Martin Hurta
Bc. Jan Hyrák
doc. Ing. Lubomír Ivánek, CSc.
doc. Ing. Stanislav Kocman, Ph.D.
doc. Ing. Václav Kolář, Ph.D.
Bc. David Mádr
Ing. Tomáš Mlčák, Ph.D.
Bc. Pavel Neset
Ing. Stanislav Nowak
Ing. Pavel Pečínka
Ing. Jiří Plaček
Bc. Jaroslav Polanský
Bc. Milan Rábek
Bc. Daniel Šoukal
Petr Staňura
Ing. Andrey Sukhanov
Bc. Petr Tichavský
Bc. Silvestr Vaculovič
Bc. Radek Valášek
Ing. Stanislav Zajaczek, Ph.D.
Specifikace výstupů projektu (cíl projektu)1. Návrh a simulace nových anténních systémů pro současné bezdrátové technologie.
2. Výzkum vlivu kvality napájecího napětí na provozní vlastnosti střídavého pohonu.
3. Doplnění pracoviště pro experimentální měření asynchronních motorů. Experimentální měření vlivu harmonických vyšších řádů proudů na kvalitu napětí. Rozbor vlivů neharmonického napájení na účinnost elektrického pohonu a na napájecí síť.
4. Analýza moderních celulárních sítí, včetně negativních / pozitivních vlivů při pokrytí.
5. Simulace jízdy vlaku v úseku trakce ČD.
6. Modely identifikátorů anomálií dat a jejich srovnání.
7. Výzkum a vývoj v oblasti bezpečnosti v dopravě.

Rozpočet projektu - uznané náklady

NávrhSkutečnost
1. Osobní náklady
Z toho
10000,-13996,-
1.1. Mzdy (včetně pohyblivých složek)7407,-9237,-
1.2. Odvody pojistného na veřejné zdravotně pojištění a pojistného na sociální zabezpečení a příspěvku na státní politiku zaměstnanosti2593,-4759,-
2. Stipendia95000,-95000,-
3. Materiálové náklady50000,-80728,-
4. Drobný hmotný a nehmotný majetek55000,-41319,-
5. Služby50000,-44784,-
6. Cestovní náhrady55000,-39173,-
7. Doplňkové (režijní) náklady max. do výše 10% poskytnuté podpory35000,-35000,-
8. Konference pořádané VŠB-TUO k prezentaci výsledků studentského grantu (max. do výše 10% poskytnuté podpory)0,-0,-
9. Pořízení investic0,-0,-
Plánované náklady350000,-
Uznané náklady350000,-
Celkem běžné finanční prostředky350000,-350000,-