MEMS传感器在高铁系统中的应用

 

高速列车动态响应

 

　　以激振法测试车厢的模态

 

列车模态分析

 

机车和车辆的结构分析是安全运营的基础，必须对车体进行模态分析试验来验证列车的动态刚度；

 

MEMS 加速度传感器是模态试验中的必备测量传感器，激振器法实验模态分析系统是最高效、最先进的模态实验解决方案，支持单个或多个激振器对结构进行激励。

 

 

 

列车转向架实时监控系统

 

　　速度高、高架桥

 

　　列车轮群对线路的激励强度增大,激振频率提高,惯性大

 

传统的检修模式不能满足安全的需要

 

　　使用MEMS振动传感器的列车转向架实时监测系统，实时监测振动，对轴承、车轮问题和脱轨情况进行预警。提高安全性，同时检测车体各部分的振动情况；

 

　　车辆动态响应检测系统通过轴箱、构架、车体三级和不同列车断面的振动加速度高精度同步测量，采用时频数据分析方法，辅助实现对道岔、焊缝、波浪磨耗等轨道状态、钢轨缺陷的实时检测。

 

舒适性、平顺性

 

　　能保证乘员不会因车身振动而引起不舒服和疲劳的感觉；,

 

　　主要从车身加速度出发；

　　　

加速度传感器在车辆平顺性测试

 

　　车辆在行驶过程中，车辆振动的频率主要在1～80Hz的范围内，尤其以1～40Hz频率范围的振动居多;而车辆传给人体的振动，主要是10Hz以下的宽带随机振动。MEMS加速度传感器在低频段具有很好的线性度，它能够准确有效的测量频率最低为0.1Hz以下。MEMS加速度到传感器带宽覆盖0~5000Hz。

 

测速和定位

 

　　时刻掌握高速列车运行的即时速度和位置；

 

　　利用惯性导航手段；

 

加速度传感器在车辆平顺性测试

 

　　纠正传统轮轴脉冲转速传感器是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。即车轮空转或打滑会使列车速度的测量结果存在误差。

 

　　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。

 

MEMS倾角传感器

 

　　轨道倾角电子检测尺及管理系统  ；

 

　　倾角精确测量关乎列车高速运行至关安全；

　　

静态测量和动态测量实时监测

 

　　倾角传感器能实时监控架桥机的倾斜角度，并将监测到的数据传输到监控室，监控人员根据实际情况调整工作状态，达到安全监控；

 

　　在高速运动状态下测量倾角，由三轴MEMS陀螺、三轴MEMS加速度计、DSP等构成。通过内部DSP运算专门的姿态融合算法，可以在动态状况下精确测量X轴和Y轴的倾斜角度。

 

构建列车无线局域网

 

　　现有移动技术(如GSM、 CDMA) 不能满足高速无线上网的要求；

 

“动中通”经过卫星通信信道高速接入地面 Internet 网

 

　　整套系统主要由无线局域网系统、卫星通信系统和“动中通”系统三大部分组成；

 

　　“动中通”系统，以MEMS惯性器件为核心，该部分主要包括天线传动机构、传感机构、跟踪控制主机等，其主要提供列车在高速移动的情况下，实时跟踪并将车载卫星通信机天馈系统指向通信卫星的功能。

　

MEMS环境传感器

 

　　MEMS压力传感器

 

　　MEMS流量传感器

 

静态测量和动态测量实时监测

 

　　车管的风压传感器，风管是传递列车风压、实施列车制动的重要管路。 ；

 

　　各类空调系统，作为控制系统必不可少的组成部分，压力、风速、温湿度等环境传感器在地铁中越来越多的起着重要的作用；

 

　　在高速动车组领域,对与封闭车厢内的地震、速度监测、连接部位松动监测等相关传感器的需求非常高。