德国IFM传感器在高速铁路上投入

IFM传感器在高速铁路上的应用
随着高速铁路飞速发展，在时速超过350km/h的高速铁路线路上，列车的测速定位问题显得越来越重要。传统的轨道电路定位法由于定位粗糙、精度不够，并且无法检知列车的即时速度，难以满足高速列车的定位要求。还有一种利用电机方式实现测速定位方法，该方式只适用于列车运行速度较低的线路。测速和定位还可通过外加输入信号直接获取列车的位置和速度信息，但该方式的测量精度受到一些因素的制约，在性价比方面存在局限性。传感器在高速铁路的测速和定位技术中成为当前的主流产品，应用较广，有多种类型：脉冲转速传感器、惯性加速度传感器、相对传感器、地面传感器、传感器等。
　　2、列车测速
　　2.1轮轴脉冲转速传感器
　　转速传感器的种类很多，有磁电式、光电式、离心式、霍尔式等转速传感器。其中轮轴脉冲转速传感器在高速铁路中应用较为广泛。轮轴脉冲转速传感器测速的基本工作原理：利用车轮的周长作为“尺子”测量列车走行距离，根据所测距离测算列车运行速度，其基本公式为：
　　V=πDn/3.6
　　式中，π=3.14，D为车轮直径，n为车轮转速。
　　从上式可知，测量列车速度就是检测列车车轮转速和列车轮径。脉冲转速传感器安装在轮轴上，轮轴每转动一周，传感器输出一定数目的脉冲，使脉冲频率与轮轴转速成正比。输出的脉冲经隔离和整形后直接输入计算机CPU进行频率测量，再经换算从而得出车组速度和走行距离闭。
　　2.2惯性加速度传感器
　　加速度传感器是一种能够测量加速力的电子设备。加速力是物体在加速过程中作用在物体上的力，可以是常量或变量。一般加速度传感器根据压电效应原理工作，加速度传感器利用其内部由于加速度造成的晶体变形产生电压，只要计算出产生的电压和所施加的加速度之间的关系，就可将加速度转化成电压输出。还有很多其他方法制作加速度传感器，如电容效应、热气泡效应、光效应，但其zui基本的原理都是由于加速度使某种介质产生变形，通过测量其变形量并用相关电路转化成电压输出。
　　轮轴脉冲转速传感器也存在一定缺陷：即车轮空转或打滑会使列车速度的测量结果存在误差，为解决此类问题，在列车车轴上加装一个加速度传感器，配合脉冲转速传感器使用。该方式工作原理：在列车打滑期间，把机车的内加速度作为测速的信息源，该信息与车轮旋转的状态等信息不相关，而在其余工作时间仍用轮轴脉冲传感器测速，所以该方式称为基于惯性加速度传感器的测速。在车轮打滑时，由加速度传感器测得加速度及车轮打滑前加速度的倾斜分量，而计算出车轮打滑时的列车运行加速度，再将该值积分即得车轮打滑时列车实时运行的速度。
　　3、列车定位
　　在高速列车运行过程中，能否准确及时地获得列车位置信息是列车安全有效运行的保障。
　　3.1相对传感器
　　相对传感器是根据预先确定的或先前测量的距离、位置等信息所安装的一种设备。该方式目前由轮轴传感器实现。其工作原理：将传感器输出频率与轮轴转速成正比的脉冲信号，通过对频率进行一系列换算先得出速度，再由速度对时间进行积分得到距离。
　　3.2地面传感器
　　相对传感器在工作时必须首先确定其相对于大地的位置和取向。为此，在地面适当位置必须加装地面传感器，俗称信标。当机车通过时，车上感应器接收到地面传感器提供的位置信息，使列车对距离信息进行更新，得到新的初始位置，从而克服了相对传感器的误差缺陷。
　　3.3传感器
　　由于相对传感器工作的局限性，传感器成为未来高速铁路运行中列车定位的主流技术。传感器可直接提供位置和取向信息，进而实现列车的测距定位。