既輕松又省錢！軌道交通傳感器系統(tǒng)升級(jí)有訣竅

在可以預(yù)見的未來，中國軌道交通行業(yè)依然保持著強(qiáng)勁的增長勢(shì)頭。有數(shù)據(jù)顯示，中國鐵路網(wǎng)規(guī)模將從2020年的15萬公里（其中高速鐵路3萬公里），增長至2025年的17.5萬公里（其中高速鐵路3.8萬公里）。預(yù)計(jì)“十三五”期間城市地鐵新增里程也將達(dá)到4100-6000公里。

而在規(guī)模增長的同時(shí)，中國軌道交通也在追求更高的發(fā)展質(zhì)量，以期提升整個(gè)軌道交通系統(tǒng)的智能化水平和運(yùn)營的效率。在此過程中，軌道交通裝備制造業(yè)面臨的“技術(shù)爬坡”挑戰(zhàn)在所難免。

在諸多挑戰(zhàn)中，軌道交通傳感器系統(tǒng)的升級(jí)是一個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。其中的原因很容易理解——智能化必然是以大量的數(shù)據(jù)為基石的，而數(shù)據(jù)的來源就是前端的傳感器。

以軌道交通領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的速度傳感器為例，在軌道主推進(jìn)系統(tǒng)、車輪防滑保護(hù)（WSP）、現(xiàn)代列車牽引控制系統(tǒng)（軌道信令）、轉(zhuǎn)向架等系統(tǒng)中，都會(huì)看到它的身影。

軌道交通中的速度傳感器的主流是霍爾傳感器?；魻杺鞲衅鞯墓ぷ髟硎牵簩⒁粋€(gè)霍爾元件器件置于磁場(chǎng)中，并在器件兩端施加恒定電流，在洛侖茲力的作用下，電流在通過霍爾元件時(shí)向一側(cè)偏移，使得器件在電流垂直方向上產(chǎn)生電位差，這就是霍爾電壓?；魻栯妷号c磁場(chǎng)強(qiáng)度相關(guān)，磁場(chǎng)越強(qiáng)，電壓越高，磁場(chǎng)越弱，電壓越低，基于這樣的特性就可實(shí)現(xiàn)速度的測(cè)量了。

如圖1所示，霍爾速度傳感器可以感知被測(cè)物體（齒輪）轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)變化，并通過內(nèi)部電路將周期變化的信號(hào)換算為轉(zhuǎn)動(dòng)速度，進(jìn)而完成速度的測(cè)量。

圖1，霍爾速度傳感器工作原理

伴隨著軌道交通裝備自動(dòng)化和智能化水平的提升，越來越多的系統(tǒng)或設(shè)備會(huì)需要速度數(shù)據(jù)作為分析決策的依據(jù)。最直接的做法當(dāng)然是增加速度傳感器的數(shù)量，并將數(shù)據(jù)傳輸至目標(biāo)系統(tǒng)或設(shè)備。不過這樣的傳感器系統(tǒng)升級(jí)的缺點(diǎn)很明顯，由于每個(gè)傳感器都需要自己單獨(dú)的信號(hào)數(shù)據(jù)通道，所以：

系統(tǒng)整體的成本會(huì)隨之攀升。

系統(tǒng)復(fù)雜度也會(huì)增加，隨之而來的就是設(shè)備體積、重量的增加。

那么有沒有一種優(yōu)化的解決方案，能夠在速度傳感器系統(tǒng)升級(jí)過程中，能夠避免上述的問題呢？答案是肯定的——泰科電子（TE Connectivity，以下簡稱“TE”）推出的DSD 25多通道霍爾速度傳感器就是一個(gè)針對(duì)性的解決方案。

圖2，DSD 25多通道霍爾速度傳感器

該傳感器中，包含有3-4個(gè)傳感單元，而且具有兩個(gè)電氣隔離的電路，該電路最多可產(chǎn)生兩個(gè)與旋轉(zhuǎn)速度成正比的相移方波信號(hào)。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)顯而易見：基于一個(gè)傳感器，就可以產(chǎn)生多路信號(hào)數(shù)據(jù)，并輸入給不同的系統(tǒng)和設(shè)備。以前要由多個(gè)傳感器提供的數(shù)據(jù)信息，現(xiàn)在一個(gè)傳感器就可以搞定，因此在實(shí)際應(yīng)用中，采用多通道的霍爾速度傳感器，不僅可以節(jié)省硬件成本，也讓相關(guān)的安裝工作更為簡化，省時(shí)省力。

圖3是一個(gè)采用TE多通道速度傳感器升級(jí)列車控制管理系統(tǒng)（TCM）的示意。整個(gè)升級(jí)過程只需簡單的三步：

Step1: 用多通道速度傳感器替換以前的單通道版本傳感器

Step2: 在原有系統(tǒng)基礎(chǔ)上，并行安裝新的TCM系統(tǒng)

Step3: 單獨(dú)從轉(zhuǎn)向架到TCM布線完成升級(jí)，兩個(gè)完全獨(dú)立（電氣隔離）的系統(tǒng)互不影響

圖3，采用TE多通道速度傳感器升級(jí)TCM示意

當(dāng)然，除了上述的有點(diǎn)之外，作為面向軌道交通應(yīng)用的元器件，DSD 25多通道霍爾速度傳感器還有其他一些可圈可點(diǎn)的特性，比如：出色的EMC特性、超低功耗、符合軌道交通標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、可配套多品種定制化的外殼、可與其他傳感器協(xié)同工作……這些特性使得DSD 25多通道霍爾速度傳感器與其他競(jìng)品相比有更突出的優(yōu)勢(shì)，為用戶的設(shè)計(jì)開發(fā)帶來更大的便利性和靈活度。

霍爾速度傳感器規(guī)格

總之，選擇了TE的多通道霍爾速度傳感器，無疑會(huì)為軌道交通傳感器系統(tǒng)的升級(jí)，以及整體的智能化提升提供一條捷徑。這得益于TE在傳感器技術(shù)上深厚的積累，也是其超過40年的服務(wù)軌道交通行業(yè)經(jīng)驗(yàn)的結(jié)晶。

圖5，TE可為軌道交通提供全方位的傳感器解決方案，包括振動(dòng)加速度傳感器，濕度傳感器，位置傳感器，壓力傳感器和溫度傳感器等