Baigiamajame magistro darbe apžvelgiama avaringumo Lietuvos Respublikos valstybinės reikšmės keliuose situacija. Darbe analizuojama automatizuotos važiavimo greičio kontrolės sistemos diegimo Lietuvos automobilių keliuose patirtis, pateikiama automobilių važiavimo greičio tyrimų Lietuvos keliuose analizė. Baigiamajame darbe nagrinėjami visuomenės nuomonės apie automatizuotos važiavimo greičio kontrolės sistemos poveikį eismo saugumui tyrimo rezultatai bei vandalizmo atvejai prieš stacionarius greičio matuoklius. Darbo pabaigoje pateikiamos išvados ir rekomendacijos. Baigiamojo darbo apimtis – 101 psl. teksto be priedų, 30 lentelių, 63 paveikslai ir 3 priedai. / In this Master Thesis an overview of the Republic of Lithuania accident rate situation on national significant roads are given. An analysis of automatic traffic speed control system implementation experience in Lithuanian roads and car speed research on Lithuanian roads are given in this final paper. Also a part of the work reveals research results of public opinion on automatic speed control system influence to traffic safety and cases of vandalism against fixed speed cameras. Conclusions and recommendations are given at the end of the paper. Master thesis consists of 101 pages pure text without appendixes, 30 tables, 63 pictures ant 3 appendixes.

Für die Menschen zählen Gewitter mit Donner und Blitz zu den ältesten bekannten Phänomenen der Natur. Die Tatsache, dass Blitze dennoch bis heute nicht abschließend erforscht sind, liegt in dem äußerst komplexen, schnellen und stochastischen Verhalten der Blitzentladung begründet. Der Autor befasste sich in Rahmen dieser Arbeit u.a. mit der Entwicklung eines modernen Messsystems, durch das die Erfassung von sowohl elektrischen als auch optischen Parametern der im Nanosekundenbereich ablaufenden Prozesse der Entladungen möglich wurde. Es handelt sich um technisch anspruchsvolle Messungen von hohen Stoßspannungen und schwachen Vorentladungsströmen in einem großen Frequenzbereich. Außerdem gelang es durch eine geschickte Synchronisation, die Entladungsprozesse präzise und erstmalig in einer Fotosequenz aufzunehmen. Auf Grundlage der Messergebnisse konnte der Entladungsprozess in mehrere Phasen der Vorentladung unterteilt und beschrieben werden. Vor allem beweisen die Messergebnisse die Existenz einer kanalartigen Vorentladung, die nicht zwingend zu einem Durchschlag führt. Dieser Mechanismus, der bei langsam ansteigenden Spannungen als stabile Leaderentladung benannt und mit Thermoionisation gekennzeichnet ist, war bei Blitzstoßspannungen bisher umstritten. / The breakdown behavior of long air gaps by Lightning Voltages has been investigated and the results of a new measurement system are reported. A series of up to eight photos (made by a high-speed camera) have recorded the expansion of discharge activities during the breakdown process. The pre-discharge current and voltage have been measured as well. The modern measurement techniques have made possible the synchronization of the photos with the current and voltage measurements in nanosecond-ranges. The combination of the measured current, voltage, and photos can precisely explain the breakdown process. The experiments have been carried out with the lightning impulses up to 2.4 MV and the air gaps up to 4 m. Despite of such high voltages, the experimental system has been verified to be appropriate for measuring the pre-discharge current in mA-ranges.

This thesis deals with the use of the video as a didactic tool in the education of the physics. Introductory part is theoretic and focuses on classification of didactic tools which can be used for physics teaching. Second part analyses the possibility of capturing physical effects, especially effects with very long or very short duration which cannot be captured by conventional devices. This part is focused on the right selection of physical effects, selecting and setting of suitable devices for capturing and further processing of the recorded video. The next section is based on the previous analysis of physical effects, which are recorded and processed into the form of educational movie. The main result of this thesis is the collection of educational movies of fast and very slow physical effects useful as the didactic tool for the teaching of physics.

Embora o ressalto hidráulico seja um assunto já muito estudado, é igualmente um assunto de grande interesse, acerca do qual ainda existem diversos questionamentos a respeito de suas características. Por essa razão, buscou-se neste projeto o desenvolvimento de estudos experimentais e a proposição de um modelo teórico. Os trabalhos experimentais foram desenvolvidos com o uso de um sensor ultrassônico, para aquisição de dados instantâneos da superfície livre, sendo estudados ressaltos com número de Froude na seção supercrítica entre 1,94 e 5,26 e duas condições de controle a montante: comporta plana e vertedor de soleira espessa. As seguintes variáveis foram avaliadas a partir dos experimentos: comprimento do rolo, comprimento do ressalto, intensidade turbulenta vertical, perfil da superfície livre e frequências dos sinais de saída do sensor. Os perfis da superfície livre, considerando-se separadamente os dados de comporta e vertedor, foram ajustados a partir de uma equação heurística e as frequências características foram comparadas com os comprimentos característicos do ressalto. Além disso, foram efetuados registros fotográficos do escoamento com uma câmera de alta velocidade e luz laser para uma condição experimental (com baixo número de Froude supercrítico), sendo a superfície livre detectada por meio de técnicas usuais de processamento de imagens. O perfil médio obtido com o sensor foi semelhante ao perfil das imagens. Em relação ao modelo teórico proposto, este foi desenvolvido a partir de dois volumes de controle (VC) fixos, sendo obtidas duas equações para a relação entre o comprimento do rolo e a altura supercrítica. Verificou-se uma variação de quarenta porcento entre os valores previstos com as equações e os dados experimentais, em função da própria divergência dos dados de comprimento do rolo indicados pelos autores. De forma geral, o estudo mostrou-se relevante por possibilitar a avaliação da estrutura externa do ressalto hidráulico por meio de diferentes abordagens metodológicas. / Althought hydraulic jump has been studied for a long time, it is equally a theme of large interest, which many aspects related to its characteristics remain unanswered. Therefore, the development of experimental studies and the proposal of a theoretical model was sought in this project. The experimental works were carried out using an ultrassonic sensor, in order to acquire instantaneous data of the free surface, being studied hydraulic jumps with inflow Froude number ranging between 1.94 and 5.26 and two upstream control structures: plane gate and broad-crested weir. The following variables were evaluated: roller length, hydraulic jump length, vertical turbulent intensity, free surface profile, frequencies of the output data sensor. The free surface profiles, considering individually the plane gate and broad-crested weir, were adjested using a heuristic equation and characteristic frequencies were compared to the characteristic jump lengths. Furthermore, the flow was photographed using a high speed camera and a laser light for one experimental condition (for low inflow Froude number). The free surface in images were detected trought usual image processing techniques. The mean profile obtained from the sensor was very similar to the images profile. Regarding the theoretical model, it was developed considering two fixed control volumes (VC), obtaining two equations for the roller length and supercritical depth ratio. A variation of forty percent was observed between the predicted and experimental values, due to the own divergence among the roller length data suggested by the authors. Overall, the study was relevant, because it allowed the evaluation of the external structure of hydraulic jumps by means of different methodological approaches.

This thesis focuses on an experimental study of the anode area of the hybrid water- gas DC arc plasma torch that is used in many industrial applications, including plasma spraying, hydrocarbon reforming, pyrolysis, and organic waste gasification. The effects of ambient pressure and plasma generation conditions on the torch's plasma jet were studied, with particular focus on the torch's anode area. Movement of the anode arc attachment is described in detail, including its speed, range of its motion on the anode surface, restrike periods, and the frequency of its many sudden decelerations and re-accelerations. It was found that the anode erosion can be compared relatively simply by quick processing of high-speed camera videos. The anode erosion was also measured directly. Many electric probe measurements were made in the anode area of this plasma torch for the first time. By using these electric probes, shock waves, turbulent vortices, and plasma potential fluctuations were studied directly. It was found that a mean plasma electric field and a mean plasma electrical conductivity in the anode area can be satisfactorily estimated also non-intrusively by quick processing of high-speed camera videos. Moreover, schlieren videos of the plasma jet in the anode area were created. 1

An einbahnige Außerortsstraßen (Landstraßen) werden sehr hohe Anforderungen gestellt. Einerseits sollen sie eine hohe Verkehrssicherheit aufweisen und andererseits gemäß ihrer Verkehrsbedeutung eine angemessene Verkehrsqualität und Leistungsfähigkeit bereitstellen. Im Landstraßennetz liegt die Erfüllung dieser Anforderungen jedoch vielerorts deutlich unter den Erwartungen. Unfälle auf Landstraßen sind im Vergleich zu Autobahnen oder Innerortsstraßen durch eine besonders hohe Schwere gekennzeichnet. Sehr hohe und oft an den Streckenverlauf nicht hinreichend angepasste Geschwindigkeiten, Fehleinschätzungen von Geschwindigkeiten bzw. Geschwindigkeitsdifferenzen entgegenkommender und vorausfahrender Fahrzeuge sowie die im Standardfall für Überholvorgänge notwendige Nutzung des Gegenfahrstreifens sind die Hauptursachen für die schweren Unfälle auf Landstraßen. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung der Wirksamkeit von kurz- und mittelfristig umsetzbaren Maßnahmen zur Verbesserung der Verkehrssicherheit auf unfallauffälligen einbahnigen Außerortsstraßen. Die Untersuchungen dafür erfolgten im Rahmen des Großversuches „Außerortsstraßensicherheit“ (AOSI). Im Ergebnis sollten Einsatzempfehlungen für die Planungs- und Entwurfspraxis und für zukünftige Regelwerke für den Landstraßenentwurf abgeleitet werden. Für die Durchsetzung der zulässigen Höchstgeschwindigkeit wurden auf fünf ausgewählten Bundesstraßenabschnitten linienhaft angeordnete ortsfeste Geschwindigkeitsüberwachungsanlagen (OGÜ) eingerichtet. Auf fünf weiteren Bundesstraßenabschnitten wurde das Überholen nur auf den dafür angelegten Überholfahrstreifen (ÜFS) zugelassen. Auf den verbliebenen zweistreifigen Zwischenabschnitten wurden Überholverbote (ÜV) erlassen. Nach dem von der AOSI-Projektgruppe vorgegebenen Messregime und den so ermittelten Rohdaten wurde eine eigene Untersuchungsmethodik entwickelt und die vorliegende Datenlage entsprechend aufbereitet. Darauf gestützt erfolgte die Auswertung und Interpretation sowie die Ableitung der Empfehlungen. Durch die linienhafte ortsfeste Geschwindigkeitsüberwachung konnte eine deutliche Verbesserung der Verkehrssicherheit erzielt werden und damit das Unfallrisiko auf den Untersuchungsstrecken teils erheblich reduziert werden. Es konnte gezeigt werden, dass die Grundlage dieser Entwicklung die Durchsetzung der zulässigen Höchstgeschwindigkeit war, die vor der Überwachung um bis zu 20 km/h überschritten wurde. Diese Entwicklung war nicht nur auf eine Reduktion der Fahrunfälle zurückzuführen. Durch die Verringerung der Geschwindigkeitsunterschiede zwischen den Fahrzeugen sank der Überholdruck, was besonders auf den Untersuchungsstrecken mit einer gestreckten Linienführung auch einen Rückgang der Unfälle im Längsverkehr bewirkte. Nach der Eingewöhnungszeit stellte sich das erwartete Fahrverhalten entlang der Untersuchungsstrecken ein, das nicht mehr durch deutliche Verzögerungs- und Beschleunigungsvorgänge im Bereich der Geschwindigkeitsüberwachungsanlagen geprägt war. Förderlich für diese Entwicklung war trotz anfänglicher Skepsis die breite Akzeptanz der Kraftfahrer zu den OGÜ-Anlagen als sinnvolle Maßnahme zur Verbesserung der Verkehrssicherheit. Erreicht wurde dies mit einer verständlichen Öffentlichkeitsarbeit zu den Hintergründen und Zielen der Maßnahme. Die Kombination von abschnittsweisen sicheren Überholmöglichkeiten (ÜFS) und Überholverboten in den einbahnig zweistreifigen Zwischenabschnitten (ÜV) ist eine geeignete, mittelfristig umsetzbare Maßnahme zur Verbesserung der Verkehrssicherheit. Die Wirkung der Maßnahme ist vorrangig auf die Unfälle im Längsverkehr gerichtet und sollte daher auf Strecken erwogen werden, bei denen das Unfallgeschehen vor allem durch einen hohen Anteil von Überholunfällen gekennzeichnet ist. Der Vorteil liegt im Abbau des Überholdrucks unabhängig von den verfügbaren Zeitlücken im Gegenverkehr. Dafür haben sich auch kurze Überholfahrstreifen (l ≥ 600 m) bewährt, die im Bestandsnetz eher realisierbar sind. Die untersuchte Maßnahmenkombination aus einem sicheren Überholangebot und einem Überholverbot in den einbahnig zweistreifigen Abschnitten erfährt zudem eine hohe Akzeptanz bei den Verkehrsteilnehmern. Durch die Ergebnisse dieser Arbeit liegen Empfehlungen vor, um die Verkehrssicherheit auf unfallauffälligen Abschnitten einbahniger Außerortsstraßen kurz- und mittelfristig zu verbessern. Dies gilt vor allem dann, wenn das Unfallgeschehen vorrangig auf eine zu hohe und unangepasste Geschwindigkeit oder auf Fehler bei Überholvorgängen zurückzuführen ist. Die Ergebnisse liefern darüber hinaus belastbare Grundlagen für das neue Regelwerk für den Landstraßenentwurf.:1 Einleitung 1.1 Problemstellung 1.2 Ziel der Untersuchung 1.3 Abgrenzung der Arbeit 1.4 Methodisches Vorgehen 2 Literaturanalyse 2.1 Verkehrssicherheit auf einbahnigen Außerortsstraßen 2.1.1 Ausgangslage Europa 2.1.2 Ausgangslage Deutschland 2.2 Einflüsse auf das Unfallgeschehen einbahniger Außerortsstraßen 2.2.1 Allgemeines 2.2.2 Einfluss der Geschwindigkeit auf das Unfallgeschehen 2.2.3 Einfluss von Überholvorgängen auf das Unfallgeschehen 2.3 Möglichkeiten zur Beeinflussung der Verkehrssicherheit auf einbahnigen Außerortsstraßen 2.3.1 Beeinflussung des Geschwindigkeitsverhaltens zur Verbesserung der Verkehrssicherheit 2.3.2 Beeinflussung des Überholverhaltens zur Verbesserung der Verkehrssicherheit 2.4 Schlussfolgerungen aus der Literaturanalyse 3 Ausgangslage 3.1 Vorbemerkung 3.2 Untersuchungsstrecken 3.3 Datenerfassung 3.3.1 Messzeiträume und Messverfahren 3.3.2 Querschnittsmessungen 3.3.3 Nachfolgefahrten 3.3.4 Unfalldaten 3.3.5 Befragungsdaten 3.4 Messanordnung 3.4.1 Strecken mit ortsfester Geschwindigkeitsüberwachung (OGÜ) 3.4.2 Strecken mit Überholfahrstreifen und Überholverbot (ÜFS/ÜV) 3.5 Streckenausstattung 3.5.1 Strecken mit ortsfester Geschwindigkeitsüberwachung (OGÜ) 3.5.2 Strecken mit Überholfahrstreifen und Überholverbot (ÜFS/ÜV) 4 Untersuchungsmethodik 4.1 Analyse des Unfallgeschehens 4.2 Analyse der Querschnittsmessdaten 4.2.1 Geschwindigkeiten 4.2.2 Überschreitungshäufigkeit der zulässigen Höchstgeschwindigkeit 4.3 Analyse der Messdaten aus den Nachfolgefahrten 4.4 Ermittlung des Einflussbereiches der OGÜ 4.4.1 Einflussbereich hinsichtlich des Fahrverhaltens 4.4.2 Einflussbereich hinsichtlich der Verkehrssicherheit 5 Ergebnisse - Linienhaft ortsfeste Geschwindigkeitsüberwachung (OGÜ) 5.1 Unfallgeschehen 5.2 Geschwindigkeiten 5.3 Einflusslänge der OGÜ-Anlagen auf das Fahrverhalten 5.3.1 VORHER-NACHHER-Vergleich der Geschwindigkeitsverteilung 5.3.2 Einflusslänge von OGÜ-Anlagen im Annäherungsbereich auf das Fahrverhalten 5.3.3 Einflusslänge von OGÜ-Anlagen im Entfernungsbereich auf das Fahrverhalten 5.3.4 Unfallgeschehen im Bereich der OGÜ-Anlagen 5.3.5 Zusammenfassung Einflusslänge von OGÜ-Anlagen 5.4 Polizeilich erfasste Geschwindigkeitsverstöße 5.5 Fahrerakzeptanz von OGÜ-Anlagen 6 Ergebnisse - Kombination von dreistreifigen Abschnitten mit Überholfahrstreifen und zweistreifigen Abschnitten mit Überholverboten (ÜFS/ÜV) 6.1 Unfallgeschehen 6.1.1 Unfallentwicklung auf den Untersuchungsstrecken 6.1.2 Einfluss der Querschnitts- und Betriebsform auf das Unfallgeschehen 6.2 Entwicklung der Geschwindigkeiten 6.2.1 Einfluss der Querschnittsgestaltung und der Betriebsform auf die Fahrgeschwindigkeiten unbehindert fahrender Pkw 6.2.2 Einfluss der Querschnittsgestaltung und der Betriebsform auf die Fahrgeschwindigkeiten der Fahrzeuge 6.2.3 Einfluss der Überholfahrstreifenlänge auf die Fahrgeschwindigkeiten 6.2.4 Einfluss der Überholverbotslänge auf die Fahrgeschwindigkeiten 6.3 Auswertung der Fahrzeugpulks 6.4 Sperrflächenüberfahrten an Überholfahrstreifen 6.5 Ergebnisse der Untersuchung zur Fahrerakzeptanz von ÜFS/ÜV 7 Empfehlungen 7.1 Linienhaft ortsfeste Geschwindigkeitsüberwachung 7.2 Dreistreifige Überholabschnitte in Kombination mit Überholverboten in den zweistreifigen Zwischenabschnitten 8 Zusammenfassung und Ausblick Literaturverzeichnis Abkürzungsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Verzeichnis der Anhänge

In this present work, the dynamics of deformation mechanisms activated in binary magnesium-gadolinium alloys with respect to amount of Gd were investigated with in-situ experimental methods. Cast alloys are characterized by random texture. Compression test were done at room temperature with simultaneous record of acoustic emission response. The acoustic emission signal was subsequently analysed using advanced clustering method providing information about the dominant deformation mechanisms. High speed camera was used to study the dynamics of twinning, including estimation of the velocity of twin propagation with respect to Gd concentration. The deformation tests were repeated in a chamber of scanning electron microscope (in-situ SEM) with concurrent following the microstructure development using secondary electrons and electron back-scattered diffraction (EBSD) in different stages of the deformation. Main goal of this measurements was to identify active slip systems and the progress of twin volume fraction during deformation. Keywords: magnesium alloy, deformation tests, acoustic emission, high-speed camera, electron microscopy, twinning

La démarche expérimentale menée dans cette thèse CIFRE a eu comme objectif l’étude de la faisabilité de la séparation électrostatique d’une large gamme de mélanges de matériaux granulaires issus de déchets d’équipements électriques et électroniques (conducteur – isolant, conducteur – conducteur et isolant – isolant). Trois mécanismes physiques de charge électriques ont été mis en oeuvre : l’induction électrostatique, la décharge couronne et l’effet triboélectrique. Un dispositif de charge de laboratoire et deux séparateurs électrostatiques industriels ont été conçus et réalisés. Le dispositif de charge à cylindre(s) tournant(s) permet la charge triboélectrique de matériaux plastiques. Le prototype de séparateur industriel a d’abord été réalisé pour le traitement de mélanges granulaires conducteur – isolant puis a été adapté à la séparation isolant – isolant. Les trois mécanismes de charge peuvent y être utilisés. Ce prototype a permis la fabrication du premier séparateur électrostatique de série de la société CITF dédié à la séparation de déchets de câbles électriques. Des mesures de charge et de masse ainsi que des simulations et visualisations des trajectoires des particules par caméra rapide ont facilité l’analyse des phénomènes. La méthode des plans d’expérience a permis d’identifier les facteurs influents sur les processus de séparation et de définir leur point de fonctionnement optimal. L’influence d’une décharge à barrière diélectrique sur la charge triboélectrique et la séparation électrostatique de mélanges plastiques a été étudiée. Les travaux réalisés dans cette thèse ont confirmé la séparabilité électrostatique de mélanges de matériaux granulaires. / The experimental approach used in this thesis was aimed at the study of the feasibility of the electrostatic separation of a wide range of granular mixtures from waste electric and electronic equipment (conductive – insulator, conductive – conductive, insulator – insulator). Three physical mechanisms of electrical charging have been employed: electrostatic induction, corona discharge and triboelectric effect. A tribocharging device and two industrial electrostatic separators have been designed and engineered. The rotating cylinder tribocharging device allows the triboelectric charging of plastics. The industrial separator prototype was firstly built for processing conducting – insulator granular mixtures and then adapted for insulator – insulator separation. This prototype, which enables the use of all three electrical charging mechanisms, served as model for the CITF company first industrial electrostatic separator for the recycling of metals and plastics from electric cable wastes. Charge and mass measurement, as well as modelling and visualization of particle trajectories by a high-speed camera facilitated the investigations. Design of experiments method was used to define the influential factors and find the optimum operating conditions of the separation processes. Dielectric barrier discharge exposure of granular plastics may enhance the efficiency of the triboelectric charging of these materials and hence facilitate their electrostatic separation. These researches have confirmed the feasibility of the electrostatic separation of a wide variety of granular mixtures.

La dispersion de particules par une onde de souffle ou de choc induit la formation de structures régulières qui prennent la forme de jets de particules. Jusqu'à présent, les expériences n'ont été réalisées qu'en trois dimensions rendant difficile l'exploitation des données. Dans cette étude, une onde de souffle, générée à l'extrémité d'un tube à choc, débouche au centre d'un anneau de particules solides initialement confiné dans une cellule de Hele-Shaw. Pour la première fois, à partir d'une expérience de laboratoire, la formation de jets de particules est observée dans une configuration quasi bi-dimensionnelle et pour de faibles niveaux de pression. Grâce à un système de visualisation ultra-rapide, il a été mis en évidence que la sélection du nombre de jets de particules est un processus instationnaire. Nous avons observé que les jets de particules sont initialement formés à l'intérieur de l'anneau et sont ensuite expulsés à l'extérieur du front de particules en expansion. L'influence de nombreux paramètres, tels que la densité et le diamètre des particules, la surpression générée et la géométrie de l'anneau, ont été étudiées. La synthèse des résultats expérimentaux obtenus a permis d'établir certaines relations empiriques reliant le nombre de jets aux propriétés initiales. De plus, la formation de fines perturbations sur le front externe de la couche de particules a été observée. Ce phénomène est quant à lui indépendant des jets principaux et dépend seulement de la nature des particules. / The dispersion of particles by a blast or a shock wave induces the formation of coherent structures which take the form of particle jets. All the experiments conducted so far have been performed in three-dimensional geometry. In the present study, a blast wave, issuing from the discharge of a planar shock wave at the exit of a conventional shock tube, is generated in the center of a granular medium ring initially confined inside a Hele-Shaw cell. With the present experimental set-up, under impulsive acceleration, a solid particle jet formation is clearly obtained and observed in a quasi-two-dimensional configuration, for the first time. From fast flow visualizations, we highlighted that the selection of the number of jets is unsteady. We noticed, in all instances, that the jets are initially generated inside the particle ring and thereafter expelled outward. This point has not been observed in three-dimensional experiments. The influence of many parameters such as density and diameter of particles, the generated pressure and the geometry of the ring, has been studied. Empirical relationships were deduced from the experimental curves. Moreover, we observed in detail the formation of very thin perturbations created around the external surface of the dispersed particle layer. This phenomenon is independent of the main jet formation and solely depends on the nature of particles.

This master´s thesis si focused on determinig methodology of optical diagnostics of the switching arc using the high-speed camera Photron SA-X2. The thesis contains basic rules for proper setup of the measurement system and the rules to adjust the camera exposure. The experiments were performed on the prototype of a parametric switching chambre, while the majority of source materials was derived from the requirements of another study which was aimed on the movement of the electode spots. The process of the first adjustment of the camera, a record edit options for the presentation purposes and the process of the 3D model design of the switching arc in SketchUp software was stated. Paper contains a comparsion of the spectral filter effect and neutral density filter effect on the final record as well. The part of the work outputs are the 3D model of the switching arc and the supporting record editing software. The paper results show a degree of the inaccuracies in a optical diagnostics made from only one direction caused by the lack of the information about third dimension.