浅谈传感器在动车组智能检修中的应用

徐永帅 张颖娜 李睿哲 宋茜 付强

中车长春轨道客车股份有限公司 吉林 长春 130062

摘 要：随着高铁事业的飞速发展，高速动车组成为了人们日常出行的主要交通工具，安全、可靠是中车事业发展的理念，随着动车组的运用，部分车辆已经步入检修周期，本文就动车组智能检修及发展发表一些初浅看法。

关键词：动车组 传感器 智能检修

一、传感器的组成与分类

传感器是指能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。

1.1 传感器的组成

传感器是由敏感元件、转换原件及信号调节转换电路组成，其中敏感元件是指负责感受被测量的信息的元件；转换元件指将感受的被测量转换为电信号输出的元件；信号调节转换电路是将微弱的电信号放大和转换为易于传输、处理、记录和显示的电信号的电路（放大器、电桥、振荡器等）。传感器的简易原理图见图1.

图1 传感器简易原理图

1.2 传感器的分类

按照输入量可将传感器分为位移传感器、速度传感器、温度传感器、压力传感器等；按工作原理可将传感器分为电阻式、电容式、电感式、压电式、热电式等；按物理现象可分为特性型传感器和结构性传感器。特性型传感器依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换，如：水银温度计。结构型传感器是依靠传感器结构参数的变化实现信号转变的，例如电容式传感器；

传感器还可以按能量变换关系分类分成能量转换型和能量控制型，能量转换型是直接由被测对象输入能量使其工作，如：热电偶,磁电式传感器。能量控制型是从外部供给能量并由被测量控制外部供给能量的变化，如：电阻应变片；按输出信号分类可分为模拟式传感器和数字式传感器。

二、传感器的作用与地位

传感器是感知、获取与检测信息的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息，都要通过传感器获取并转换为容易传输与处理的电信号。传感器处于检测、控制系统的最前端，其性能将直接影响着整个系统的工作质量。20世纪80年代以来，世界各国都将传感器技术列为重点发展的高技术，并得到长足的发展。

三、传感器技术的发展动向

3.1开展基础研究，发现新现象，开发传感器的新材料和新工艺；

半导体氧化物可以制造各种气体传感器；陶瓷传感器工作温度远高于半导体；光导纤维的应用是传感器材料的重大突破，用它研制的传感器与传统的相比有突出的特点；利用半导体技术制造出压阻式传感器；利用薄膜工艺制造出快速响应的气敏、湿敏传感器等。

2. 实现传感器的集成化与智能化

为同时测量几种不同被测参数，可将几种不同的传感元件集成为一体。例如：一种温、气、湿三功能陶瓷传感器已经研制成功。

多功能一体化，即将传感器与放大、运算以及温度补偿等环节一体化，组装成一个器件。

带有微处理器的传感器，具有检测、数据处理、逻辑判断、自诊断和自适应等功能。

四、检测技术的定义与应用

4.1 检测技术的定义

检测技术属于信息科学的范畴，与计算机技术、自动控制技术和通信技术构成完整的信息技术学科。测量是指确定被测对象属性量值为目的的全部操作。测试是具有试验性质的测量，或者可以理解为测量和试验的综合。图2为检测系统构成图。

图2 检测系统构成

4.2 检测技术的应用

检测系统任务：在工业生产、科学研究、生活中，寻找表征物质运动的各种信号以及信号与物质运动的关系，从而帮助人们认识物质世界。

在各种自动控制系统中，测试环节起着系统感官的作用，是其重要组成部分。

4.2.1 工业自动化中的应用

转动/移动位置传感器、力传感器、视觉传感器、听觉传感器、接近距离传感器、触觉传感器、热觉传感器、嗅觉传感器。

4.2.2 生产加工过程检测及产品质量测量

在电力、冶金、石化、化工等流程工业中，生产线上设备运行状态关系到整个生产线流程。通常建立24小时在线监测系统。

在汽车、机床等设备，电机、发动机等零部件出厂时，必须对其性能质量进行测量和出厂检验。 为使建筑物成为安全、健康、舒适、温馨的生活、工作环境，并能保证系统运行的经济性和管理的智能化。在楼宇中应用了许多测试技术，如闯入监测、空气监测、温度监测、电梯运行状况。

五、传感器技术在高铁行业的应用

5.1 传感器技术在高铁运用中的应用

因高铁动车组体积大，长度长，因此高铁动车组在运用过程中，必须运用传感器的技术，比方说：在车组运行过程中，走行部位至关重要，这里涉及到转向架上面的齿轮箱以及轮轴等部件，高铁技术人员为了检测其温度，研发出了齿轮箱温度传感器、轴温传感器、横向加速度传感器等，这些传感器均是为了监控列车走行部位的状态，轴温及齿轮箱传感器的温度信号通过信号转换在司机室监控屏上得以显示，使得司机驾驶时随时监控这些部件的状态，保障动车组运行安全。

再比方说动车组牵引变压器内部传感器，用来监控变压器状态，一旦变压器发生故障，不仅车内发出报警信号，变压器保护装置还会根据故障信号自动切除故障，防止故障影响扩大，造成事故。

5.2 传感器技术在高铁检修中的应用

目前传感器在高铁检修已经应用的技术有车体探伤技术，改技术是在车体更换完相关部件后，为保证焊接质量，需要对焊接部位进行探伤，此处应用的是超声波探伤技术，一旦焊接出现问题，反馈回来的声波信号就会不同与其他，从而得知焊接质量。

在未来，我们可以利用传感器技术来监控动车组车下大部件的检修状态，利用二维码的数字技术以及传感器技术混合，在车辆转序过程中，机器自动扫描车下大部件上面的二维码，识别出部件过往的检修日期及检修状态，将信息反馈到中心，让高铁检修技术人员及质量人员更好的跟踪车辆部件的检修状态，实现检修质量、速度的提升。

六、结束语

通过本文对传感器的简单介绍以及工业上的应用，我们可以在高铁运行和高铁检修过程中大规模使用传感器技术，首先是保证动车组运行过程中的安全行，提高运行质量，避免事故发生，其次就是提高动车组检修过程中的检修质量以及检修效率。

参考文献：动车组速度传感器检测装置研制

CRH380型动车组简介

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