智能監察:全球鐵路安全的革命性突破

香港理工大學世界首創基于光電子傳感技術的智能火車鐵路監察系統

“這是一種全新的應用，用光纖對鐵路進行保護。這項技術很特殊，在100公里之外都能看到。用它來測震動，車輪過的時候也能看到板面，可視反饋來的全是光，簡單的說，比如是白光，有一點變化了，就成了藍光、紅光，就知道發生什么事了。這個不影響它的信號。傳統的傳感器有它很大的安全隱患，信號弱了，可能就會看錯。而現在卻不存在這種情況，信號弱點，但藍色還是藍色，這個很明確。傳統的檢測方法是通過單磁波技術，測試的距離不超過10米。傳統應用很普通的，主要是測火車的頻率。”談到這里，香港理工大學電機工程學系講座教授譚華耀教授很是自豪。

香港理工大學此項技術乃全球首套智能鐵路監測網絡，是利用先進光纖光柵傳感器，把機械應變轉換成反射光波長的變化。通過監測光波長的變動，對機械應變進行測量，技術能應用于機械和土木工程項目如車輛、橋梁、高樓、水堤等，監測其結構的變動情況，讓管理單位能及早進行維修、檢視工作。此系統現已應用于香港鐵路公司，借以監測路軌與車廂的安全。此尖端的光纖技術屢獲國際獎項。2004年，其“光纖光柵鐵路監測系統”于瑞士日內瓦舉行的第三十二屆國際發明及創新技術與產品展覽中榮獲金獎，亦于同年在上海市舉行的第五屆中國發明展中獲得銅獎。

“這種新技術已經在香港應用了35公里，用了5個億。跟傳統系統相比，這個系統在香港的話，成本是1000萬。我們是兩頭算，不僅能算到車的輪子，還能算到它的震動，另外它的重量多少，能判斷到。

打雷不受影響，傳統卻受影響。關于知識產權方面，香港理工大學已經在國內申請，在美國、歐洲、日本、加拿大等都拿到了。用了2年半時間從跟鐵道部下來，跟北方交通大學合作，我們做光的傳導，他們做其他的部分。這個設備保護很好。標準都應該用它的，每一段的都有。”

火車軸是很容易斷的，大概在10年前，德國火車撞車了，死了不少人。用了這個系統后就知道有沒有輪子，系統安裝在鐵路的控制室里。這項技術也是有圖表的，可以放在火車上檢測軌道。

本項目的目標是研發世界上首個基于光電子傳感技術的“智能鐵路傳感網路”。該技術不但能夠對路軌及列車作實時監察，還可以測量在鐵路系統中火車的位置、速度和質量。此外，“智能鐵路傳感網絡”還可以伸展至鐵路系統中其他的部分，例如架空高壓電纜、變壓器、及電動扶梯等進行監測的工作。

理大協理副校長、光纖專家衛炳江教授介紹，理大研發的精密鐵路監測系統，利用先進光纖柵傳感器，把機械應變轉換成反射光波的變化。通過監測光波長的變化，可以對機械應變進行測量，這一技術可以用于機械和土木工程中對如車輛、橋梁、高樓、水堤等結構的變形進行監測。與傳統技術相比，一條微細的超過50千米的光纖即可輸送及記錄大量的訊息，不許輔設復雜的電線，已能進行復雜的信號處理，通過分析這些信號樣本，使用者得到一系列非常可用非常低的成本。透過此系統使用大量的資料。此尖端技術更可應用于各種不同的換能器上。

項目簡介

特色與優點:

能抵抗腐蝕及電磁干擾;

體積小，重量輕 ;

適用于高危或易燃環境;

布線簡易及可多路傳輸;

一種光柵技術可制造多種感應器。

應用:

土木工程——建筑物結構健康監察 ;

交通管理 :

公路行車監察及收費系統;

鐵路工程:

鐵路交通管理，出軌防御及鐵路健康監察

后勤管理:資產及存活管理

飛機工程:FBG的純光學信號不會影響飛機上的精密電子儀器。

獎項:

2000香港國際照明發展展覽會獎(2000年11月)

第三十二瑞士日內瓦國際照明及創新技術與產品展覽金獎(2004年4月)

第五屆中國國際發明展覽會銅獎(2004年9月)