Informatici aan de Universiteit van Saarland hebben een draadloze fietsrem ontwikkeld en de functionaliteit met een zogenaamde Cruiser Bike gedemonstreerd. Bovendien bewezen ze de betrouwbaarheid van het remsysteem met wiskundige methoden, die ook worden gebruikt bij stuursystemen van vliegtuigen of in chemische fabrieken.
De „Cruiser Bike“ lijkt meer op een Easy-Rider-Motorfiets zonder motorblok dan op een conventionele fiets. Maar juist aan de lange rechte vork van de fiets valt pas echt op wat het nieuw ontwikkelde remsysteem zo bijzonder maakt: er zit geen remkabel aan het stuur en er zit ook geen remhandel voor de voornaam aan het stuur.
De draadloze fietsrem is voor de onderzoekers echter veel meer dan een academische gimmick. “Draadloze netwerken functioneren om technische redenen nooit 100 %”, verklaart prof. Holger Hermanns, hoofd van de afdeling Verlässliche Systeme und Software aan de Saarland-universiteit en ontwikkelde samen met zijn groep de draadloze fietsrem.
Men gaat er echter in toenemende mate vanuit, dat gerealiseerde draadloze systemen, zoals een simpele fietsrem altijd moeten werken. “Er bestaan concrete plannen voor het Europese treinverkeer van de toekomst,” zegt Hermanns en legt uit, dat experimenten met trein in en vliegtuigen veel te duur zouden zijn en dat storingen zelf mensen in gevaar kunnen brengen. In plaats daarvan moeten de door de informatici ontwikkelde wiskundige methoden het samenspel van de componenten automatisch controleren.
“De draadloze fiets rem levert ons de nodige speelruimte om deze methoden voor het gebruik in veel complexere systemen te optimaliseren”, aldus Hermanns.
100% betrouwbaar?
Daarom onderzocht zijn groep wetenschappers de prototypes van de rem met computer procedures, die anders worden gebruikt bij stuur systemen voor vliegtuigen of in chemische fabrieken. Ze kwamen tot de conclusie, dat de rem voor 99,999999999997 % betrouwbaar is. “Dat betekent, dat drie van de 1 biljard rempogingen mislukt”, aldus Hermanns en hij voegt eraan toe: ” Dat is niet perfect, maar desondanks acceptabel”.
Om af te remmen moeten de fietser alleen de rubber handgreep rechts op het stuur strak vastpakken. Hoe strakker hij vastpakt, des te harder wordt er geremd door de schijfrem in het voorwiel. Dit wordt mogelijk gemaakt door een samenspel van meerdere componenten. In de zwarte rubber handgreep is een druksensor geïntegreerd, die vanaf een bepaalde druk een kleine zender activeert. Deze zit in een blauw kunststof kastje ter grootte van een pakje sigaretten, dat ook eens bevestigd aan het stuur.
De radiografische signalen gaan onder andere naar een ontvanger van de onderkant van de vork. Deze geeft het signaal weer door aan een actuator, die het omzetten in een mechanische beweging waardoor uiteindelijk de schijfremmen begint te werken. Om de betrouwbaarheid te verhogen zitten in de spaken van het achterwiel van de voort van het voorwiel nog meer zenders. Zij fungeren als zogenaamde replicatoren, doordat ze het zenden van het remsignaal herhalen.
Op deze manier wordt gegarandeerd, dat de desbetreffende radiosignalen ook op tijd aankomen als de andere radio verbinding te langzaam is of zelfs uitgevallen is. De informatici hebben onder andere bemerkt, dat nog meer replicatoren beslist niet meer zekerheid bieden. “Als de configuratie slecht is kunnen al snel drie van de vijf remproeven mislukken”, zegt Hermanns.
Met de huidige apparatuur is het mogelijk dat de Cruiser Bike uiterlijk na 250 ms. begint te remmen, wat bij een snelheid van 30 km/h overeenkomt met een afgelegde weg van 2 m. De onderzoekers willen het echter daarbij niet laten. “Het is nu niet meer moeilijk om een antiblokkeersysteem en een antislip regeling te integreren. Dat is snel gerealiseerd”. Na de eerste gesprekken met grote fabrikanten zoekt Hermanns nu een ingenieursbureau, dat de draadloze fiets rem in productie brengt.
De werkzaamheden voor de draadloze fiets rem en ondersteund door de Deutschen Forschungsgemeinschaft in het kader van een bijzonder onderzoek „Automatic Verification and Analysis of Complex Systems (AVACS). De Saar-informatici hebben hun bevindingen gedocumenteerd als „A Verified Wireless Safety Critical Hard Real-Time Design“, dat werd gepubliceerd door het internationale ingenieursorgaan IEEE.
Holger Hermanns op zijn ‘Easy-Rider’ Motorfiets (afbeelding:Universität des Saarlandes)
