智能监察:全球铁路安全的革命性突破



香港理工大学世界首创基于光电子传感技术的智能火车铁路监察系统

 

 

“这是一种全新的应用,用光纤对铁路进行保护。这项技术很特殊,在100公里之外都能看到。用它来测震动,车轮过的时候也能看到板面,可视反馈来的全是光,简单的说,比如是白光,有一点变化了,就成了蓝光、红光,就知道发生什么事了。这个不影响它的信号。传统的传感器有它很大的安全隐患,信号弱了,可能就会看错。而现在却不存在这种情况,信号弱点,但蓝色还是蓝色,这个很明确。传统的检测方法是通过单磁波技术,测试的距离不超过10米。传统应用很普通的,主要是测火车的频率。”谈到这里,香港理工大学电机工程学系讲座教授谭华耀教授很是自豪。

香港理工大学此项技术乃全球首套智能铁路监测网络,是利用先进光纤光栅传感器,把机械应变转换成反射光波长的变化。通过监测光波长的变动,对机械应变进行测量,技术能应用于机械和土木工程项目如车辆、桥梁、高楼、水堤等,监测其结构的变动情况,让管理单位能及早进行维修、检视工作。此系统现已应用于香港铁路公司,借以监测路轨与车厢的安全。此尖端的光纤技术屡获国际奖项。2004年,其“光纤光栅铁路监测系统”于瑞士日内瓦举行的第三十二届国际发明及创新技术与产品展览中荣获金奖,亦于同年在上海市举行的第五届中国发明展中获得铜奖。

“这种新技术已经在香港应用了35公里,用了5个亿。跟传统系统相比,这个系统在香港的话,成本是1000万。我们是两头算,不仅能算到车的轮子,还能算到它的震动,另外它的重量多少,能判断到。

打雷不受影响,传统却受影响。关于知识产权方面,香港理工大学已经在国内申请,在美国、欧洲、日本、加拿大等都拿到了。用了2年半时间从跟铁道部下来,跟北方交通大学合作,我们做光的传导,他们做其他的部分。这个设备保护很好。标准都应该用它的,每一段的都有。”

火车轴是很容易断的,大概在10年前,德国火车撞车了,死了不少人。用了这个系统后就知道有没有轮子,系统安装在铁路的控制室里。这项技术也是有图表的,可以放在火车上检测轨道。

本项目的目标是研发世界上首个基于光电子传感技术的“智能铁路传感网路”。该技术不但能够对路轨及列车作实时监察,还可以测量在铁路系统中火车的位置、速度和质量。此外,“智能铁路传感网络”还可以伸展至铁路系统中其他的部分,例如架空高压电缆、变压器、及电动扶梯等进行监测的工作。

理大协理副校长、光纤专家卫炳江教授介绍,理大研发的精密铁路监测系统,利用先进光纤栅传感器,把机械应变转换成反射光波的变化。通过监测光波长的变化,可以对机械应变进行测量,这一技术可以用于机械和土木工程中对如车辆、桥梁、高楼、水堤等结构的变形进行监测。与传统技术相比,一条微细的超过50千米的光纤即可输送及记录大量的讯息,不许辅设复杂的电线,已能进行复杂的信号处理,通过分析这些信号样本,使用者得到一系列非常可用非常低的成本。透过此系统使用大量的资料。此尖端技术更可应用于各种不同的换能器上。

项目简介

特色与优点:

能抵抗腐蚀及电磁干扰;

体积小,重量轻 ;

适用于高危或易燃环境;

布线简易及可多路传输;

一种光栅技术可制造多种感应器。

应用:

土木工程——建筑物结构健康监察 ;

交通管理 :

公路行车监察及收费系统 ;

铁路工程:

铁路交通管理,出轨防御及铁路健康监察

后勤管理:资产及存活管理

飞机工程:FBG的纯光学信号不会影响飞机上的精密电子仪器。

奖项:

2000香港国际照明发展展览会奖(2000年11月)

第三十二瑞士日内瓦国际照明及创新技术与产品展览金奖(2004年4月)

第五届中国国际发明展览会铜奖(2004年9月)

 

理大协理副校长 卫炳江教授

电机工程学系讲座教授及系主任 何兆鎏教授

 智能监察:全球铁路安全的革命性突破

电机工程学系讲座教授 谭华耀教授

  

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