刘梦洲，付海岭，张 媛，秦 勇，丁 奥

(1．北京交通大学 轨道交通控制与安全国家重点实验室，北京100044；

2．拉夫堡大学 沃尔夫森机械、电气和制造工程学院，莱斯特郡LE113TU；

3．北京印刷学院 机电工程学院，北京102600)

铁路承载着大多数人们的生活出行，保持铁路网安全、高效、准时运行以及列车运输过程的安全和设备后期的维护非常重要。根据文献[1]，北京地铁从2014年到2018年的405起故障中，有114起是由于车辆故障引起的。无线传感器和低功耗电子设备的出现与发展为持续性监控轨道列车和铁路基础设施提供了良好的解决方案。但是，列车车体上无线传感器的可靠电源、数据安全和整体数据可靠性等问题仍然是大规模实现监控的障碍，这使得现代智能技术将无法应用于提高轨道车辆的运营安全和效率。

近年来，许多研究者试图从振动与运动中获取能量，从而实现对无线传感器的自供电。4种主要的能量获取机制包括静电[2-3]、压电[4-5]、摩擦电[6-7]和电磁转换[8-9]，这些能量获取机制已经被研究并应用到许多设备中，如智能汽车、智能可穿戴设备、波浪能发电和健康监测设备等[10-11]。

对于轨道列车，学术界已经提出了一系列车载能量收集解决方案。Perpetuum 公司设计、生产并商业化了世界上第1台用于轨道状态监测的振动能量收集器，并且在2011年宣称研制出的PMG17振动发电机组可用于列车轴承状态监测[12]。文献[13]针对货运列车的定位和监控问题，设计了一种安装在转向架悬挂系统上的、基于机械运动校正机制的振动能量收集器。……