Bir araştırmaya göre, San Francisco’daki Golden Gate Köprüsü’nün veya bu konuda başka herhangi bir köprünün iyi durumda olup olmadığını bilmek için bir akıllı telefon uygulaması olabilir.
Yeni çalışma, özel yazılımlarla donatılmış araçlara yerleştirilen cep telefonlarının köprülerden geçerken faydalı yapısal bütünlük verileri toplayabildiğini gösteriyor. Bunu yaparken, köprülerin kendilerine bağlı sensör setlerine daha ucuz bir alternatif olabilirler.
Çalışmanın ortak yazarı Carlo Ratti, “Temel bulgu, köprülerin yapısal sağlığı hakkındaki bilgilerin akıllı telefon tarafından toplanan ivmeölçer verilerinden çıkarılabileceğidir” diyor.
Araştırma kısmen Golden Gate Köprüsü üzerinde yapıldı. ABD’deki Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nden (MIT) araştırmacıları içeren çalışma, mobil cihazların, sabit sensörlerin derlediği köprü titreşimleri hakkında aynı tür bilgileri yakalayabildiğini gösterdi.
Araştırmacılar ayrıca, bir karayolu köprüsünün yaşına bağlı olarak, mobil cihaz izlemenin yapının ömrüne yüzde 15 ila yüzde 30 daha fazla yıl ekleyebileceğini tahmin ediyor.
Yazarlar, Nature Communications Engineering’de yayınlanan yeni makalelerinde, “Bu sonuçlar, akıllı telefonlar tarafından toplanan devasa ve ucuz veri kümelerinin mevcut ulaşım altyapısının sağlığının izlenmesinde önemli bir rol oynayabileceğini gösteriyor.”
Köprüler doğal olarak titreşir ve birçok yönde bu titreşimlerin temel “modal frekanslarını” incelemek için mühendisler tipik olarak ivmeölçerler gibi sensörleri köprülerin üzerine yerleştirir.
Zaman içinde mod frekanslarındaki değişiklikler, bir köprünün yapısal bütünlüğündeki değişiklikleri gösterebilir.
Araştırmayı yürütmek için araştırmacılar, cihazlar köprüden geçen araçlara yerleştirildiğinde ivmeölçer verilerini toplamak için Android tabanlı bir cep telefonu uygulaması geliştirdiler.
Daha sonra, cep telefonu yönteminin işe yarayıp yaramadığını görmek için bu verilerin köprülerdeki sensörler tarafından yapılan veri kaydıyla ne kadar iyi eşleştiğini görebiliyorlardı.
Baş araştırmacı Paolo Santi, “Çalışmamızda, akıllı telefonlardan toplanan gürültülü verilerden modal titreşim frekanslarını çıkarmak için bir metodoloji tasarladık” dedi.
“Bir köprü üzerinden yapılan birden fazla yolculuktan elde edilen veriler kaydedilirken, motor, süspansiyon ve trafik titreşimleri ve (ve) asfalt tarafından üretilen gürültü, altta yatan baskın frekanslar ortaya çıkarken, yok olma eğilimindedir.” Golden Gate Köprüsü örneğinde, araştırmacılar, cihazları çalışır durumdayken köprünün üzerinden 102 kez geçtiler ve ekip, Uber sürücülerinin aktif telefonlarla yaptığı 72 yolculuktan da yararlandı.
Ekip daha sonra elde edilen verileri Golden Gate Köprüsü’ne üç ay boyunca yerleştirilmiş 240 sensörden oluşan bir grupla karşılaştırdı.
Araştırmaya göre sonuç, telefonlardan gelen verilerin köprünün sensörlerinden gelen verilerle birleştiğiydi; Mühendislerin köprü üzerinde ölçtüğü 10 özel düşük frekanslı titreşim türü için yakın bir eşleşme vardı ve beş durumda, yöntemler arasında hiçbir farklılık yoktu.
Santi, “Bu frekansların çoğunun köprünün belirgin modal frekanslarına çok doğru bir şekilde karşılık geldiğini gösterebildik” diyor.
Ancak, ABD’deki tüm köprülerin yalnızca yüzde biri asma köprüdür. Yaklaşık yüzde 41’i çok daha küçük beton açıklıklı köprülerdir. Böylece araştırmacılar, yöntemlerinin bu ortamda ne kadar başarılı olacağını da incelediler.
Bunu yapmak için, İtalya’nın Ciampino kentinde bir köprü üzerinde çalıştılar ve köprü üzerinde 280 araç geçişini yedi ay boyunca köprüye yerleştirilmiş altı sensörle karşılaştırdılar.
Burada da, araştırmacılar, 280 gezinin tamamında belirli modal frekanslar için yöntemler arasında yüzde 2.3’e varan bir farklılık ve daha küçük bir örnek üzerinde yüzde 5.5’e varan bir farklılık bulmalarına rağmen, bulgulardan cesaret aldılar. Bu, daha fazla seyahat hacminin daha faydalı veriler sağlayabileceğini gösteriyor.
Santi, “İlk sonuçlarımız, köprü mod frekansları hakkında yararlı bilgiler elde etmek için birkaç haftalık bir süre boyunca yalnızca mütevazı bir miktarda seyahatin yeterli olduğunu gösteriyor” diyor.
Yönteme bir bütün olarak bakıldığında, MIT Profesörü Markus Buehler, “Titreşimsel imzalar, bu çalışmada gösterildiği gibi patojenlerin viral özelliklerinden köprülerin yapısal bütünlüğüne kadar geniş ve karmaşık sistemlerin özelliklerini değerlendirmek için güçlü bir araç olarak ortaya çıkıyor. “dedi Buehler.
Buehler, “Bu, mühendislikte teşhis ve üretken bir araç olarak henüz keşfetmeye başladığımız, doğal ve yapılı çevrede yaygın olarak bulunan evrensel bir sinyaldir.” Dedi.
Ratti’nin de kabul ettiği gibi, araca akıllı telefon montajının etkilerini, araç türünün veriler üzerindeki etkisini ve daha fazlasını hesaba katmak da dahil olmak üzere araştırmayı iyileştirmenin ve genişletmenin yolları var.
Ratti, “Hala yapacak işlerimiz var, ancak yaklaşımımızın kolayca büyütülebileceğine inanıyoruz – tüm yol boyunca tüm bir ülke düzeyine kadar,” dedi Ratti.
Ratti, “Bir köprüye monte edilmiş sabit sensörler kullanılarak elde edilebilecek doğruluğa ulaşmayabilir, ancak çok ilginç bir erken uyarı sistemi haline gelebilir. Küçük anormallikler daha sonra ne zaman analiz yapılması gerektiğini önerebilir” dedi.
