列車(chē)測速

輪軸脈沖轉速傳感器

轉速傳感器的種類(lèi)很多，有磁電式、光電式、離心式、霍爾式等轉速傳感器。其中輪軸脈沖轉速傳感器在高速鐵路中應用較為廣泛。輪軸脈沖轉速傳感器測速的基本工作原理：利用車(chē)輪的周長(cháng)作為“尺子”測量列車(chē)走行距離，根據所測距離測算列車(chē)運行速度，其基本公式為：
V=πDn/3.6
式中，π=3.14，D為車(chē)輪直徑，n為車(chē)輪轉速。

從上式可知，測量列車(chē)速度就是檢測列車(chē)車(chē)輪轉速和列車(chē)輪徑。脈沖轉速傳感器安裝在輪軸上，輪軸每轉動(dòng)一周，傳感器輸出一定數目的脈沖，使脈沖頻率與輪軸轉速成正比。輸出的脈沖經(jīng)隔離和整形后直接輸入計算機CPU進(jìn)行頻率測量，再經(jīng)換算從而得出車(chē)組速度和走行距離閉。其原理框圖如圖1所示。

圖1：脈沖轉速傳感器原理框圖

慣性加速度傳感器

加速度傳感器是一種能夠測量加速力的電子設備。加速力是物體在加速過(guò)程中作用在物體上的力，可以是常量或變量。一般加速度傳感器根據壓電效應原理工作，加速度傳感器利用其內部由于加速度造成的晶體變形產(chǎn)生電壓，只要計算出產(chǎn)生的電壓和所施加的加速度之間的關(guān)系，就可將加速度轉化成電壓輸出。還有很多其他方法制作加速度傳感器，如電容效應、熱氣泡效應、光效應，但其最基本的原理都是由于加速度使某種介質(zhì)產(chǎn)生變形，通過(guò)測量其變形量并用相關(guān)電路轉化成電壓輸出。

輪軸脈沖轉速傳感器也存在一定缺陷：即車(chē)輪空轉或打滑會(huì )使列車(chē)速度的測量結果存在誤差，為解決此類(lèi)問(wèn)題，在列車(chē)車(chē)軸上加裝一個(gè)加速度傳感器，配合脈沖轉速傳感器使用。該方式工作原理：在列車(chē)打滑期間，把機車(chē)的內加速度作為測速的信息源，該信息與車(chē)輪旋轉的狀態(tài)等信息不相關(guān)，而在其余工作時(shí)間仍用輪軸脈沖傳感器測速，所以該方式稱(chēng)為基于慣性加速度傳感器的測速。在車(chē)輪打滑時(shí)，由加速度傳感器測得加速度及車(chē)輪打滑前加速度的傾斜分量，而計算出車(chē)輪打滑時(shí)的列車(chē)運行加速度，再將該值積分即得車(chē)輪打滑時(shí)列車(chē)實(shí)時(shí)運行的速度。具體原理如圖2所示。

圖2：加速度傳感器測速原理

列車(chē)定位

在高速列車(chē)運行過(guò)程中，能否準確及時(shí)地獲得列車(chē)位置信息是列車(chē)安全有效運行的保障。

相對傳感器

相對傳感器是根據預先確定的或先前測量的距離、位置等信息所安裝的一種設備。該方式目前由輪軸傳感器實(shí)現。其工作原理：將傳感器輸出頻率與輪軸轉速成正比的脈沖信號，通過(guò)對頻率進(jìn)行一系列換算先得出速度，再由速度對時(shí)間進(jìn)行積分得到距離。

地面傳感器

相對傳感器在工作時(shí)必須首先確定其相對于大地的絕對位置和取向。為此，在地面適當位置必須加裝地面傳感器，俗稱(chēng)信標。當機車(chē)通過(guò)時(shí)，車(chē)上感應器接收到地面傳感器提供的絕對位置信息，使列車(chē)對距離信息進(jìn)行更新，得到新的初始位置，從而克服了相對傳感器的誤差缺陷。

絕對傳感器

由于相對傳感器工作的局限性，絕對傳感器成為未來(lái)高速鐵路運行中列車(chē)定位的主流技術(shù)。絕對傳感器可直接提供絕對位置和取向信息，進(jìn)而實(shí)現列車(chē)的測距定位。

結束語(yǔ)

通過(guò)以上論述表明，利用傳感器進(jìn)行測速和定位方法簡(jiǎn)單、經(jīng)濟實(shí)用，測量數據誤差在規定范同，岡而傳感器在高速鐵路的應用較廣，是目前應用的主導產(chǎn)品?，F已出現的GPS移動(dòng)通信和衛星定位技術(shù)方式就是通過(guò)外加輸入信號直接獲取列車(chē)的位置和速度信息來(lái)實(shí)現測速和定位的，但該方式的測量精度受到一些因素的制約，暫時(shí)尚未推廣。但隨著(zhù)其技術(shù)成熟，移動(dòng)通信、衛星定位在高速鐵路的應用前景將更為廣闊。