تایر هوشمند و نقش آن در هوشمندسازی حمل‌ و نقل

تایر هوشمند با پایش دائمی وضعیت عملکرد تایر و ارسال اطلاعات به وسیله نقلیه منجر به واکنش بهتر در برابر تغییر شرایط، کاهش تصادفات، افزایش ایمنی و کاهش مصرف سوخت و آثار زیست محیطی آن می شود.

به گزارش تین نیوز به نقل از مرکز مدیریت راه های کشور، پیشرفت فناوری در صنایع مختلف رشد بسیاری کرده و صنعت تایر نیز از این عرصه جا نمانده است. با ظهور مفاهیمی مانند اینترنت اشیا و حمل ونقل هوشمند، صنعت خودروسازی به سوی استفاده از تایر هوشمند حرکت کرده است. اگرچه تایر هوشمند در ابتدای راه قرار دارد اما بعضی از تولیدکنندگان مانند میشلن، کنتیننتال و پیرلی موفق به ساخت نمونه های تجاری شده اند. تایرهای هوشمند با استفاده از حسگرهای دما و فشار، این پارامترها را بررسی و اطلاعاتی در مورد وضعیت و عملکرد تایر به وسیله نقلیه ارسال می کنند. بدین ترتیب راننده می داند چه زمانی باید لاستیک را عوض کند یا در شرایط حساس چه واکنشی نشان دهد. بنابراین، تایر هوشمند نقش مهمی در هوشمندسازی حمل ونقل دارد.

ایمنی و عملکرد خودرو به وضعیت تایرها بستگی دارد. به همین دلیل بهبود عملکرد تایرها موردتوجه قرار گرفته است. مطالعه عمقی در مورد تایرها در دهه 80 میلادی با توسعه سیستم پایش فشار تایر آغاز شد. این سیستم با پایش فشار داخلی تایر در صورت وجود مشکل به راننده هشدار می دهد.

امروزه تولیدکنندگان بر روی تقویت ایمنی فعال و استفاده از حسگرهای پیشرفته تمرکز کرده اند. همین موضوع باعث شده افراد توجه ویژه ای به گسترش مفهوم تایر هوشمند نشان دهند. تایر هوشمند بر بستر اینترنت اشیا سعی بر افزایش ایمنی و کاهش تصادفات دارد.

اینترنت اشیا که از آن به عنوان انقلاب صنعتی چهارم یاد می شود، کمک می کند تا اشیا در تمام زیرساخت های شبکه از راه دور کنترل و زمینه لازم برای تبدیل جهان فیزیکی به سیستم های مبتنی بر کامپیوتر فراهم شود. اینترنت اشیا در تمام جنبه های سیستم حمل ونقل هوشمند کاربرد دارد. طراحی تایرهای هوشمند نیز گامی در جهت هوشمندسازی حمل ونقل است. این المان علاوه بر افزایش ایمنی به کاهش ترافیک و ایجاد نظم در جاده نیز کمک می کند. با استفاده از اطلاعات ارسالی توسط تایر هوشمند می توان ساختار کلی تایر را نیز بهینه کرد. در این مطلب با ساختار تایرهای هوشمند آشنا خواهیم شد.

ساختار تایر هوشمند

تایرهای هوشمند دارای دو بخش اساسی هستند؛ حسگرهای فشار و دما که داخل تایر قرار دارند و سیستم کنترلی که داخل خودرو تعبیه می شود. علاوه براین چون از نظر فیزیکی نمی توان تایر در حال دوران را به خودرو متصل کرد، به سیستمی برای تولید توان موردنیاز و انتقال اطلاعات نیز نیاز هست. در نزدیک تایر، یک سیستم پردازش سیگنال برای دریافت اطلاعات و داخل کامپیوتر خودرو یک واحد کنترل برای پردازش داده ها و اعمال تغییرات لازم وجود دارد.

بعضی از تایرها در کنار حسگرهای دما و فشار دارای حسگرهای پیشرفته موج صوتی و سطحی، حسگر کرنش و شتاب سنج میکروالکترومکانیک نیز هستند. یکی از مهم ترین چالش ها در ساخت این تایرها، قرار دادن و اتصال حسگر به لایه داخلی تایر است. حسگرها باید سختی پایین و امکان تغییر طول زیادی داشته باشند. اگر سختی حسگر زیاد باشد، احتمال جداشدن آن از تایر زیاد است. ضمناً استفاده از حسگرهای بزرگ نیز ممکن نیست.

برای انتقال داده ها نیز باید از سیستم بی سیم استفاده کرد. نکته مهم دیگر در مورد ساختار تایرهای هوشمند، فعال کردن تایر است. برای انجام این امر باید از باتری یا تکنیک برداشت انرژی استفاده کرد. استفاده از باتری به دلیل طول عمر پایین و مشکلات زیست محیطی توصیه نمی شود. بنابراین روش برداشت انرژی موردتوجه قرار گرفته است. در روش برداشت انرژی، انرژی مکانیکی حاصل از دوران خودرو با استفاده خازن، پیزوالکتریک و الکترومغناطیس به انرژی الکتریکی تبدیل می شود.

تولید تایر هوشمند در شرکت های تایرسازی بزرگ دنیا

شرکت های تایرسازی بزرگ دنیا، طراحی و تولید تایرهای هوشمند را در دستور کار خود قرار داده اند. در این راستا، شرکت ایتالیایی پیرلی موفق به تولید سیستم یکپارچه کانسو شده که با استفاده از یک حسگر، اطلاعات کلیدی را به یک برنامه روی تلفن همراه راننده ارسال می کند. ساختار کانسو به گونه ای است که یک حسگر با فقط چند گرم وزن که داخل تایر تعبیه شده، اطلاعات مفید را به فضای ابری پیرلی می فرستد. در نهایت اطلاعات پردازش شده به برنامه روی تلفن همراه راننده ارسال می شود. این سیستم دما و فشار هریک از تایرها را در حال سکون نیز اندازه می گیرد.

همچنین اطلاعات لازم برای بار استاتیک عمودی، پوشش و مقدار مسافت طی شده توسط هر تایر را نیز پایش می کند. اگر تایر پنچر یا کم باد شود، تایر کانسو با استفاده از حسگر فشار این موضوع را تشخیص و به راننده هشدار می دهد.

شرکت کنتیننال نیز در سال 2017 از فناوری تایر هوشمند خود رونمایی کرد که امکان پایش پیوسته وضعیت تایر را فراهم می کند. این سیستم رسانا، اطلاعات دریافتی از طریق حسگر را به دریافت کننده داخل تایر ارسال می کند. این حسگرها به طور پیوسته دما و عمق پوشش را پایش می کنند. اگر مقادیر اندازه گیری شده بیشتر یا کمتر از حد معین باشند یا چیزی داخل لاستیک نفوذ کرده باشد به راننده هشدار می دهد.

تایر هوشمند بر بستر اینترنت اشیا

بنابر اعلام سازمان های جهانی، سالانه حدود 11 هزار تصادف ناشی از عملکرد نامناسب تایرها اتفاق می افتد. استفاده از تایر هوشمند به کاهش تصادفات و افزایش ایمنی کمک بزرگی می کند. طراحی تایر هوشمند بر بستر اینترنت اشیا به فراهم شدن اطلاعات دقیق تر می انجامد. در این بستر، تایر با جمع آوری پیوسته داده ها، ردیابی عملکرد تایر در بازه های زمانی مختلف امکان پذیر است. این تایر با پایش جاده و تشخیص قطرات برف و باران نیز به راننده هشدار می دهد. همچنین به کمک این سیستم می توان بررسی کرد که آیا خودرو حین حرکت به چیزی برخورد یا راننده به طور ناگهانی ترمز کرده است. با استفاده از بستر اینترنت اشیا می توان بین خودروهای مختلف ارتباط برقرار کرد و اطلاعات بین آن ها را به اشتراک گذاشت. بدین ترتیب هوشمندسازی حمل ونقل به کاهش ترافیک و ایجاد نظم در جاده نیز کمک می کند.

توسعه فناوری تایر هوشمند با توجه به مزایای مختلف آن اعم از پایش وضعیت تایر خودرو، پایش وضعیت کلی عملکرد خودرو، شناسایی گلوگاه ها، ارسال هشدارهای عملی برای کنترل عملکرد خودرو و به اشتراک گذاری اطلاعات مفید بین خودروها به سرعت در حال گسترش است. بنابراین این نوع تایر می تواند نقش بی بدیلی در توسعه حمل ونقل هوشمند داشته باشد.​