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光纤光栅传感器技术为高铁保驾护航

导读: 近年来,中国高铁网发展越来越快,2016年是国家高铁“走出去”的计划元年。为保证高铁可在不同环境下安全运行,香港理工大学国家轨道交通电气化与自动化工程技术研究中心香港分中心研发的光纤光栅传感器将随高铁一起走出国门,为千万人出行保驾护航。

  近年来,中国高铁网发展越来越快,2016年是国家高铁“走出去”的计划元年。为保证高铁可在不同环境下安全运行,香港理工大学国家轨道交通电气化与自动化工程技术研究中心香港分中心研发的光纤光栅传感器将随高铁一起走出国门,为千万人出行保驾护航。

  香港理工大学分中心研发的光纤光栅传感器技术为高铁保驾护航。资料图

  据香港理工大学倪一清教授介绍,我们平时搭乘列车,有时会觉得震动很大,乘车不舒服,这就是列车车轮出现了扁疤或者多边形。扁疤虽然只有几微米,但因为高铁运行速度快,却会对高铁产生极大震动。而传感器的作用,就是发现列车哪些地方出现了扁疤。

  所谓光纤光栅监测系统,其实就是将碳纤维拉成光纤,再刻成光栅以安装在列车和铁轨上的传感器。光栅接收到激光信号后,会有反射波长,根据列车不同位置光栅反射回的波长情况,就可实时监测列车安全。

  高铁线路复杂多样,放置传感器成为了一个大问题。据倪教授介绍,光纤传感器的高明之处就在于利用铁轨监测列车,即在铁轨的某一小段放置传感器,只要保证传感器铺放长度稍大于一个车轮周长,就能将所有经过这一段的列车车轮全部监测一次。同理,也可利用在车轮上放置传感器监测铁轨。

  对于光纤光栅传感器的优势,倪教授认为,一方面,传统的传感器使用电信号会受到火车及铁轨产生的电磁信号干扰,而光纤则不存在这个问题;另一方面,中心研发的传感器质量小,可直接安装在高铁上,并不影响列车正常运行。

  目前,中心希望站在更高的角度为国家高铁战略提供帮助。倪教授展示了分中心的多个研究方向,其中不少课题都极具前瞻性,例如有教授提出将高铁列车作为移动大气观测平台,通过卫星定位系统,高铁跑到哪里,就可以收集当地的气象数据,或能为天气预报、雾霾研究等提供支持。

  在倪教授看来,这样的研究恰逢其时。现在,中国高铁出口到不少发达国家,他们考虑层面比想像要广阔,如对环境的影响、能否达到零能源损耗等。只将高铁当成一个交通工具来研究已经过时,对高铁与外部环境的关系看做整体来研究才是未来新趋势。同时,倪教授希望,传感器能够成为列车的一个部分,而不再需要分开安装,只有这样,高铁才能成为一个智能化的产品。

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