淺談新型傳感器技術(shù)在軌道交通帶動(dòng)下的發(fā)展

淺談新型傳感器技術(shù)在軌道交通帶動(dòng)下的發(fā)展

  隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，在現(xiàn)代化先進(jìn)的城市地鐵、輕軌車輛的牽引控制系統(tǒng)及輔助供電系統(tǒng)中，均使用了VVVF調(diào)壓調(diào)頻方式的牽引逆變器及CVCF的輔助逆變器。和干線交-直-交傳動(dòng)機(jī)車一樣，電流傳感器和電壓傳感器亦大量應(yīng)用在上述系統(tǒng)的直流和交流回路中，以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的閉環(huán)控制。 

    但是，城市軌道交通對(duì)傳感器技術(shù)zui大的推動(dòng)卻在于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，紅外傳感器技術(shù)受力傳感器、氣體傳感器、速度傳感器和光電傳感器技術(shù)等新型傳感器領(lǐng)域，而不僅僅是電流傳感器和電壓傳感器等傳統(tǒng)傳感器領(lǐng)域。中鐵電氣化勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司副總工程師、工程師兼項(xiàng)目管理專家王術(shù)合指出，“在地鐵領(lǐng)域，與通風(fēng)空調(diào)有關(guān)的如溫濕度和CO2傳感器，和防恐有關(guān)的一些有毒氣體傳感器的需求量及技術(shù)含量都很高。在高速動(dòng)車組領(lǐng)域，對(duì)與封閉車廂內(nèi)的氧氣量監(jiān)測(cè)與補(bǔ)給、地震、速度監(jiān)測(cè)、軸溫檢測(cè)、連接部位松動(dòng)監(jiān)測(cè)、異物監(jiān)測(cè)等相關(guān)傳感器的需求非常高，這些技術(shù)仍在不斷發(fā)展和完善中。而防盜搶類傳感器，如高壓室玻璃破碎、誤進(jìn)入，以及電纜盜搶傳感器等都很重要。”王術(shù)合進(jìn)一步指出，這些傳感器與系統(tǒng)設(shè)備以及人身的安全息息相關(guān)。

    在城市軌道交通車輛的空調(diào)系統(tǒng)中，常采用傳感器與電子溫控器相配合進(jìn)行溫度控制。溫控器多使用電子調(diào)節(jié)器，傳感器用作溫度檢測(cè)，一般采用熱電偶或熱敏電阻作傳感器。而在客室內(nèi)，由于人的呼吸，二氧化碳（CO2）的含量會(huì)增加，當(dāng)增加到一定濃度后就會(huì)影響人的健康，車內(nèi)乘客攜帶的物品中產(chǎn)生的有害氣體等也會(huì)使車內(nèi)空氣變得污濁，這時(shí)就需要外界產(chǎn)生新鮮空氣，對(duì)車內(nèi)的空氣進(jìn)行一定的更換，因此傳感器對(duì)氣體的檢測(cè)就顯得尤為重要。

    自2005年１月美國(guó)華盛頓市的兩個(gè)地鐵站啟用一種能檢測(cè)到化學(xué)毒氣的傳感器開(kāi)始，越來(lái)越多的地鐵站開(kāi)始運(yùn)用傳感檢測(cè)技術(shù)保證軌道交通的安全運(yùn)行。2008北京奧運(yùn)會(huì)后，國(guó)內(nèi)的許多城市都規(guī)定了軌道交通各個(gè)站點(diǎn)應(yīng)強(qiáng)制安置對(duì)爆炸物和有毒有害化學(xué)危險(xiǎn)品檢測(cè)的傳感器。而由于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)包括了可探測(cè)包括地震、電磁、溫度、濕度、噪聲、光強(qiáng)度、壓力、土壤成分、移動(dòng)物體的大小、速度和方向等眾多類型的傳感器，因此成為軌道交通安全保證系統(tǒng)中的主要傳感器技術(shù)。

    無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的熱點(diǎn)也是難點(diǎn)之一，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)由隨機(jī)布設(shè)的大量多種類傳感器節(jié)點(diǎn)組成，能夠迅速組成自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)分布式動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行協(xié)同感知與處理，形成殘缺、受限的自治綜合信息系統(tǒng)，是人類的遠(yuǎn)程神經(jīng)末梢。上海微系統(tǒng)所已在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MEMS傳感器、芯片、節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)、協(xié)同處理等方面攻克多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)和樣機(jī)，在隨機(jī)布設(shè)組網(wǎng)、多種分簇組網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)架、多種通信體制、虛擬MIMO等方面取得顯著進(jìn)展。在傳感網(wǎng)的盲源分離、多目標(biāo)協(xié)同識(shí)別、跟蹤定位等領(lǐng)域的部分關(guān)鍵技術(shù)居*水平，并針對(duì)國(guó)家重大需求，得到一定規(guī)模的重要應(yīng)用。

  傳感器在保證軌道交通安全上的另一個(gè)重要應(yīng)用是屏蔽門，過(guò)去曾多次出現(xiàn)過(guò)將乘客夾在屏蔽門和列車門之間的事故，現(xiàn)在越來(lái)越多的軌道交通車站正在安裝或計(jì)劃安裝紅外傳感器或光傳感器，以防乘客變成“夾心餅干”。

  國(guó)家對(duì)軌道交通建設(shè)的大力投入將進(jìn)一步帶動(dòng)傳感器市場(chǎng)的發(fā)展，除了上述傳感器以外，還包括了機(jī)器視覺(jué)傳感器，作為軌道建設(shè)中地下施工zui高設(shè)備的盾構(gòu)機(jī)用傳感器等。

  傳感器市場(chǎng)在進(jìn)一步發(fā)展的同時(shí)，越來(lái)越多的傳感器廠商加入到市場(chǎng)的爭(zhēng)奪中來(lái)。汽車工業(yè)制造業(yè)等傳統(tǒng)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)愈加激烈，而新能源、軌道交通等藍(lán)海市場(chǎng)也在進(jìn)一步壯

大，相應(yīng)地，對(duì)傳感器產(chǎn)生的信號(hào)處理、顯示和使用會(huì)帶出信息處理的市場(chǎng)需求也進(jìn)一步提高。作為傳感器廠商能否緊跟市場(chǎng)需求的牽引，不斷拓展業(yè)務(wù)藍(lán)海，提高自身的技術(shù)實(shí)力，將成為在2009年乃至今后一段時(shí)間發(fā)展獲得突破的關(guān)鍵。