高铁传感器总结

高速铁路技术及传感器应用

一、高铁的定义

对于“高速铁路”一词，现时世界上并没有统一的定义，所以不同的组织或国家均对“高速铁路”有各异的标准。但近年各地的标准均趋于接近，现时世界上最为受广泛接受的“高速铁路”定义为：最高（日常/商业）的营运速度达到200公里/小时的铁路。

二、世界高速铁路发展概况

1、高速铁路的兴起

1964年，日本新干线开通运营，开启了世界铁路发展的新时代。1981年，法国高速铁路后来居上，将高速铁路的发展推上一个新台阶，同时带动了欧洲高速铁路的发展，意大利、德国、西班牙等国先后投入建设高速铁路的行列。

2、中国高速铁路

2008年中国大陆拥有了第一条时速350公里的高速铁路-京津城际铁路。2009年中国拥有了世界上一次建成里程最长、运营速度最高的高速铁路-武广客运专线。

3、高速铁路的发展

法国在发展高速列车方面一直居世界领先地位，曾在1990年创造了每小时公里的世界最高时速纪录。

2007年4月3日，在刚刚竣工的巴黎－斯特拉斯堡东线铁路进行了ＴＧＶ试验，列车时速达到公里。

4、日本高速铁路

面对法、德等发达国家的激烈竞争，日本声言:21世纪是新干线时代。日本要使新干线总长从目前的2000公里增加到7000公里，届时在日本全国将形成以东京为中心的全国一日交通圈(即当日到达东京以外的任一大城市)。

日本高速铁路技术特点：

（1）线路中桥、隧比重不断增加，线路标准不断提高

（2）建立试验段，通过试验研究解决技术关键

（3）高速列车采用动力分散型，不断降低轴重，全面提高列车性能

（4）列车运行密度高、定员多、旅客输送量大

（5）安全性能好、无旅客死亡事故

（6）增加服务设施、提高服务质量、方便旅客换乘

5、法国高速铁路

驰名世界的高速铁路是法国技术的骄傲，但在经济上却

使国家背上了沉重的包袱，目前法国高速铁路只有1282公里，法国计划在21世纪的头10年内，把东南线延伸至马赛，还要修建通向意大利和西班牙的南部欧洲线以及巴黎至德国斯特拉斯堡的东部欧洲线。

高速铁路是个典型的法国传奇—技术上的成功与财政方面的灾难密不可分。

法国高速铁路技术特点：

（1）动车组采用动力集中方式及铰接式车厢

（2）多电流制供电与简单链型悬挂接触网，能使用一般线路的1500V 3000V 直流供电，也能使用高速线25KV交流供电。

（3）采用符合ETCS标准的TVM列车控制系统

（4）注重系统的安全性与可靠性。

（5）高标准、高质量的线路。

6、德国高速铁路

德国的高速铁路技术储备不亚于法国，1988年他们电力牵引的行车试验速度突破每小时400公里大关，达到公里。但是德国的实用性高速铁路直到20世纪90年代初才开始修建。目前已建成总长约2620公里的高速运输走廊。

德国高速铁路技术特点：

（1）客货混跑对高速铁路线路的要求更高

（2）三相交流传动技术

（3）计算机控制的机车牵引与列车制动技术

（4）轻型车体构造

（5）列车自诊断技术

（6）统一调度指挥

（7）无渣轨道技术

三、中国高铁的关键技术及传感器应用

1、转向架

转向架是支承车体并沿着轨道走行的装置。转向架是车辆最重要的组成部件之一，它的结构是否合理直接影响车辆的运行品质、动力性能和行车安全。

转向架中的传感器

速度传感器

(1)光电式车速传感器--由带孔的转盘两个光导体纤维，一个发光二极管，一个作为光传感器的光电三极管组成。发光二极管透过转盘上的孔照到光电二极管上实现光的传递与接收。

(2)磁电式车速传感器--模拟交流信号发生器，产生交变电流信号，通常由带两个接线柱的磁芯及线圈组成。磁组轮上的逐个齿轮将产生一一对应的系列脉冲，其形状是一样的。输出信号的振幅与磁组轮的转速成正比(车速)，信号的频率大小表现于磁组轮的转速大小。

(3)霍尔式车速传感器--它们主要应用在曲轴转角和凸轮轴位置上，用于开关点火和燃油喷射电路触发，它还应用在其它需要控制转动部件的位置和速度控制电

脑电路中。由一个几乎完全闭合的包含永久磁铁和磁极部分的磁路组成，一个软磁铁叶片转子穿过磁铁和磁极间的气隙，在叶片转子上的窗口允许磁场不受影响的穿过并到达霍尔效应传感器，而没有窗口的部分则中断磁场。

红外轴温探测传感器

列车在运行中，车轴与轴承相互摩擦产生热能。当车轴与轴承间出现故障时，摩擦力增大，产生的热能就随之增加,轴箱的温度也随之升高。因此,测定轴箱的温度变化，可以确定轴箱的工作状态是否正常。铁路行车早期，采用手摸轴箱的办法来判断温度的变化情况，并以手的感觉来确定车辆与轴承间的工作状态。采用这种方法，检测人员劳动强度大，效率低，而且人的手感有差异，没有标准。

红外线轴温探测设备由探头、轴温信息处理装置、传输线路、信号报警装置等部分组成。探头由光敏器件和光电转换器件组成。

轨道清障器

CHR1动车组两个端部转向架上各装有一个轨道清障器，用来防止轨道有异物导致出现脱轨现象。

2、弓网系统

电弓是电力牵引机车从接触网取得电能的电气设备，安装在机受车或动车车顶上。受电弓与接触电网直接接触，为电力机车提供电力。（包括高压牵引电机电力以及车厢照明等低压电力）受电弓可分单臂弓和双臂弓两种，菱形受电弓，也称钻石受电弓，以前非常普遍，后由于维护成本较高以及容易在故障时拉断接触网而逐渐被淘汰，近年来多采用单臂弓。

弓网电弧

弓网电弧是指由于接触导线的不平顺、接触网的振动、受电弓弓头的振动、轨道的不平顺等多种因素的影响，受电弓与接触导线在相对高速滑动中分离而产生的