解說傳感器技術(shù)在軌道交通中的應(yīng)用

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，在現(xiàn)代化先進的城市地鐵、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-交傳動機車一樣，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，以實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的閉環(huán)控制。

但是，城市軌道交通對傳感器技術(shù)最大的推動卻在于無線傳感器網(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。中鐵電氣化勘測設(shè)計研究院有限公司副總工程師、高級工程師兼國際項目治理專家王術(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。

在高速動車組領(lǐng)域，對與封閉車廂內(nèi)的氧氣量監(jiān)測與補給、地震、速度監(jiān)測、軸溫檢測、連接部位松動監(jiān)測、異物監(jiān)測等相關(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、誤進入，以及電纜盜搶傳感器等都很重要。”王術(shù)合進一步指出，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，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)的含量會增加，當(dāng)增加到一定濃度后就會影響人的健康，車內(nèi)乘客攜帶的物品中產(chǎn)生的有害氣體等也會使車內(nèi)空氣變得污濁，這時就需要外界產(chǎn)生新鮮空氣，對車內(nèi)的空氣進行一定的更換，因此傳感器對氣體的精確檢測就顯得尤為重要。

自2005年1月美國華盛頓市的兩個地鐵站啟用一種能檢測到化學(xué)毒氣的傳感器開始，越來越多的地鐵站開始運用傳感檢測技術(shù)保證軌道交通的安全運行。2008北京奧運會后，國內(nèi)的許多城市都規(guī)定了軌道交通各個站點應(yīng)強制安置對爆炸物和有毒有害化學(xué)危險品檢測的傳感器。而由于無線傳感網(wǎng)絡(luò)包括了可探測包括地震、電磁、溫度、濕度、噪聲、光強度、壓力、土壤成分、移動物體的大小、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)。

無線傳感網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的熱點也是難點之一，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由隨機布設(shè)的大量多種類傳感器節(jié)點組成，能夠迅速組成自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，對分布式動態(tài)信息進行協(xié)同感知與處理，形成殘缺、受限的自治綜合信息系統(tǒng)，是人類的遠程神經(jīng)末梢。上海微系統(tǒng)所已在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MEMS傳感器、芯片、節(jié)點、網(wǎng)絡(luò)、協(xié)同處理等方面攻克多項要害技術(shù)和樣機，在隨機布設(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等方面取得顯著進展。在傳感網(wǎng)的盲源分離、多目標(biāo)協(xié)同識別、跟蹤定位等領(lǐng)域的部分要害技術(shù)居世界先進水平，并針對國家重大需求，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重要應(yīng)用是屏蔽門，過去曾多次出現(xiàn)過將乘客夾在屏蔽門和列車門之間的事故，現(xiàn)在越來越多的軌道交通車站正在安裝或計劃安裝紅外傳感器或光傳感器，以防乘客變成“夾心餅干”。國家對軌道交通建設(shè)的大力投入將進一步帶動傳感器市場的發(fā)展，除了上述傳感器以外，還包括了機器視覺傳感器，作為軌道建設(shè)中地下施工最高設(shè)備的盾構(gòu)機用傳感器等。

傳感器市場在進一步發(fā)展的同時，越來越多的傳感器廠商加入到市場的爭奪中來。汽車工業(yè)制造業(yè)等傳統(tǒng)領(lǐng)域的競爭愈加激烈，而新能源、軌道交通等藍海市場也在進一步壯大，相應(yīng)地，對傳感器產(chǎn)生的信號處理、顯示和使用會帶出信息處理的市場需求也進一步提高。作為傳感器廠商能否緊跟市場需求的牽引，不斷拓展業(yè)務(wù)藍海，提高自身的技術(shù)實力，將成為在2009年乃至今后一段時間發(fā)展獲得突破的要害。