胡 泮,王海涛,田贵云,2,高运来,曾 伟

(1.南京航空航天大学 自动化学院，南京 211106； 2.纽卡斯尔大学 电子与计算机工程学院，纽卡斯尔 NE1 7RU)



面向钢轨的无线结构健康监测的挑战与应用

胡 泮1,王海涛1,田贵云1,2,高运来1,曾 伟1

(1.南京航空航天大学 自动化学院，南京 211106； 2.纽卡斯尔大学 电子与计算机工程学院，纽卡斯尔 NE1 7RU)

对面向钢轨的无线结构健康监测的挑战和应用进行综述。从传感器优化布置、能量采集和节能、时间同步和可靠性技术出发，提出了钢轨结构健康监测背景下的挑战；列举了相关的有助于解决这些挑战的应用。

无线传感器网络；结构健康监测；优化布置；能量

列车多运行在高速、重载、高密度的状态下，因此作为承载列车运行的钢轨的安全问题越来越受到重视。在20世纪20年代末，由于美国铁路行业的需求，Elmer Sperry博士研制了用于钢轨监测的漏磁检测方法，从此钢轨结构监测开始成为新兴的研究方向[1-2]。目前有多种方法可实现对钢轨的监测，如超声法[3]、电磁法[4]、热成像法[5]及脉冲涡流法[6]等，然而大多数无损检测与评估方法仍无法实时提供完整结构状态信息。

传统结构健康监测是由沿着被测结构的分布式传感器网络进行监测的，数据通过有线电缆方式传输至监测中心进行处理和分析[7]。科技的发展带动了传感器技术、电子封装、信号处理、诊断学、应用力学、材料科学等学科的技术突破，常规监测技术逐步向连续、实时监测结构完整性和自动化的方向发展[8]，而发展成为结构健康监测技术。……