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摘要：失稳监控系统是在动车组运行过程中对转向架横向加速度进行监控。横向加速度传感器是失稳系统重要组成部分。通过介绍横向加速度传感器组成和内部核心电路，为后续产品的设计和开发提供重要依据。
关键词：动车组;失稳监控系统；横向加速度传感器
转向架作为动车组重要组成部分，一旦出现横向失稳等状态异常，可能影响旅客乘车舒适度，严重会导致车内人员站立不稳，甚至可能引起一系列安全事故。而横向加速度传感器作为失稳监控系统重要组成部分，能够监测转向架横向振动情况，反馈转向架的健康状况，进而实现失稳监控系统对转向架健康状态的持续诊断及预防故障的发生。本文重点对横向加速度传感器组成和核心电路设计进行介绍和研究。
1横向加速度传感器组成
横向加速度传感器主要由传感器、连接插头、护线管和线卡组成。
传感器是加速度敏感器件，用于测量横向加速度大小并将转化为电信号。
连接插头提供加速度传感器与车辆控制系统连接的接口。
护线管和线卡为信号导线提供防护环境。
传感器主要由壳体、屏蔽套筒、电路组件和连接螺柱组成，如图1所示。
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图1 传感器组成
壳体为屏蔽套筒和电路组件提供密闭环境，同时对动车提供安装接口。
屏蔽套筒为电路板提供电磁屏蔽保护。
电路组件是传感器的核心部件，可测量横向加速度大小并转化为电信号。
连接螺柱封闭壳体，同时配合线缆和线卡为信号导线提供防护环境。
2横向加速度传感器电路设计
横向加速度传感器内部的电路设计框图如下：
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图2 横向加速度传感器内部电路设计图
上图各模块的设计方案和主要功能为：
1)电源防反接及浪涌保护模块
防浪涌保护根据电磁兼容性要求，需要满足：线对线1kV，线对地2kV，串联电阻100Ω，选用满足要求的TVS管。电源防反接保护，在电源输入端串联二极管，防止操作不当导致电源正负端反接烧坏传感器。
2)电源滤波模块
采用两级共模滤波器，与差模电容一起，可以有效的抑制共模干扰，电容采用不同容值并联以扩宽抑制频带。
3)电源转换模块
采用线性降压LDO模块，共两路，一路5V给加速度传感器芯片等供电；另一路10V给信号处理模块供电。
4)变电容加速度传感器模块
核心器件采用变电容加速度传感器芯片，选用能耐受±20g的连续振动的芯片，灵敏度为66.6±1mV/g。
5)信号处理及滤波模块
将变电容芯片输出的信号，通过差分放大18.46倍以及低通滤波处理。处理后的信号为1.23±5％（V/g）。变电容芯片输出以及放大后传感器信号输出仿真的示意图如下所示：
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图4 变电容芯片输出以及放大后传感器信号输出示意图
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图5 传感器信号输出与加速度对应示意图
6)输出保护
输出加保护管，可防止浪涌和静电放电击穿。
3总结
横向加速度传感器是保证列车安全运行的不可或缺的部件，通过横向加速度传感器实施监控，可以及时发现和排除高速动车组转向架横向加速度异常引起的安全隐患，确保高速动车组安全可靠运行。
参考文献
［1］贾璐，曾京，池茂儒．车辆系统横向运动稳定性评判的数值仿真研究［J］．铁道车辆，2011，49（9）：1-6．
［2］周清跃，田常海，张银花，等．CRH3 型动车组构架横向失稳成因分析［J］．中国铁道科学，2014，35（6）：105-110．