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【仪器仪表】德州仪器携手宁波中车时代共建“智能传感联合实验室”

文章作者:仪器仪表 上传时间:2020-04-21

日前德州仪器携手宁波中车时代传感技术有限公司在宁波举行了“宁波中车时代—德州仪器智能传感联合实验室”揭幕仪式。中车株洲电力摩托车研究所有限公司副总经理兼总工程师冯江华主持揭幕仪式,TI中国区总裁胡煜华、中国中车股份有限公司副总裁王军、副总工程师兼科技管理部部长谢步明、株洲中车时代电气股份有限公司总经理刘可安、宁波中车时代传感技术有限公司总经理徐永谦、副总经理兼总工程师倪大成等出席了本次的揭幕仪式,并共同开启了双方长达十余年密切合作后的又一辉煌旅程。

中新网株洲9月8日电全国首列“永磁地铁”安全载客运营23万公里;首列“永磁高速动车组”完成30万公里运行考核;北京、天津、厦门、深圳等城市将陆续展开永磁地铁应用……9月8日,2018中国永磁驱动技术研讨会在“中国动力之都”湖南株洲召开,展现了永磁驱动作为新一代牵引技术取得的发展和突破。

生活中常见的接触式温度计,就是一类最简单的传感器。对于广大数码发烧友和汽车族来说,传感器三个字就更不陌生。比如智能手机上已成为标配的横竖屏转换功能,便是利用重力传感器实现的;而汽车仪表盘之所以能显示速度、油量等参数,也是各类看不见的传感器在起作用。

中国中车股份有限公司作为全球最大的轨道交通产业供应商,已然成为一张强而有力的“国家名片”。早在十余年前,TI就与中国中车旗下的中车株洲电力摩托车研究所有限公司以及子公司株洲中车时代电气股份有限公司建立了战略合作伙伴关系,并于2012年在长沙设立销售与技术支持办公室,以进一步将资源贴近客户,提供更加优质的本地支持与服务。2013年,TI成为时代电气最大的半导体供应商,并为其提供领先的模拟和嵌入式处理产品。2015年,为解决株洲所下一代列车驱动系统的整体功耗疑难,TI数字处理器产品线与株洲所紧密配合,联合定制出全球第一款适用于轨道交通市场的高可靠性,低功耗,高性能的数字处理器芯片。 隶属于时代电气的宁波中车时代传感技术有限公司是国内轨道交通行业传感器的专业供应商,负责制订多项传感器铁道行业标准,产品应用领域也由轨道交通领域逐步拓展至其他工业控制领域。此次“宁波中车时代—德州仪器智能传感联合实验室”的成立,无疑是双方合作的又一重要里程碑。未来,依托智能传感联合实验室平台,双方将致力于在智能传感,工业物联网系统,无线通信技术等领域开展深度合作,为宁波中车时代迈进更为广阔的汽车、工业和新能源市场提供战略支持。 “TI作为世界上最大的半导体公司之一,致力于提供创新的半导体技术。其中,工业与汽车正是我们所重点关注的应用领域。此次联合实验室的建立将为双方互信携手谋发展奠定坚实的基础。借助这一平台,我们将会看到更多具备国内创新力的项目和更具高可靠性的智能传感产品及解决方案。2016年是TI进入中国的第30个年头,TI将以创新为核心,继续保持与中车在轨道交通产业的深入合作。”TI中国区总裁胡煜华说道。 宁波中车时代总经理徐永谦表示:“智能传感技术属于智能化轨道交通发展的基础性和关键性技术,也是属于制约我国轨道交通及相关行业发展的瓶颈。宁波中车时代传感器产业历经20余年的发展与沉淀,拥有深厚的技术积累,是国内最大的轨道交通传感器供应商,拥有强大的研发能力;德州仪器作为中车株洲所长期合作伙伴,为我们提供了众多创新的半导体技术,此次联合实验室的建立将本着‘专业第一,携手共进’的原则,致力于轨道交通、物联网、新型传感技术的研究与应用,并积极推进联合开发项目的进程,打造专业、高效的开发团队,促进智能传感新技术的快速突破和发展。” 中国工业正在经历巨大的改革升级,“十三五计划”和“中国制造2025”等国家政策的陆续出台为工业领域注入了新的活力。作为针对全球工业系统高级电子解决方案的领先供应商,TI将凭借其在工业市场领域的丰富经验和众多的市场创新产品,不断推动工业解决方案向更智能、更安全的方向发展,以帮助客户应对工业系统挑战。

9月8日,2018中国永磁驱动技术研讨会在湖南株洲召开。 刘着之 摄

如果说绿色是高铁未来的一个支点,智能毫无疑问就是另一个支点。而传感则是以高铁为代表的先进轨道交通驶向智能时代的第一道大门。

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曾经,作为国内轨道交通行业的领导者,南北合并前的中国中车在较长时间内使用的传感器也一直为国外所垄断。

此次研讨会主题涉及永磁关键器件及材料、轨道交通永磁技术、电动汽车永磁技术、永磁系统工业应用技术等领域。会上,北京理工大学孙逢春院士论述了永磁驱动技术与新能源汽车的关系和未来;中国钢研科技集团公司首席专家董生智介绍了永磁材料的最新成果;中车株洲电力机车研究所总工程师冯江华阐述了永磁牵引系统在轨道交通中的应用背景与趋势;长沙市轨道交通集团有限公司副总工程师肖利君则介绍了永磁牵引系统在长沙地铁1号线的示范运行情况。

据记者了解,在路虎汽车的最新车型中就用到了一种新型传感技术,让汽车的防撞反应时间提前了。这项技术通过在前保险杠中配置传感器管,用来监测路边行人是否被汽车碰撞到。一旦监测到碰撞,汽车前挡风玻璃前的安全气囊就会迅速张开,以缓冲汽车对行人的碰撞伤害。

永磁驱动技术利用磁力驱动负载工作,从而实现电机与负载之间非接触的扭力传递,具有低碳节能、安全可靠、绿色环保等优势,被认为是未来发展的趋势。当天,300余名院士、专家、学者聚集一堂,围绕“现代交通的永磁时代”这一主题,探讨这项技术的最新成果、实际应用和发展方向。

这一概念将大大改变人们对传感器的传统理解。由于传统传感器只负责在“末梢”收集各种信息,将信息传输至“大脑”后,再将指令反馈给负责动作执行的“器官”。而智能传感器将信息收集、运算与执行合而为一,全部在“末梢”完成。这意味着,整个神经系统很可能将从“中枢式”转变为“分布式”。

“长沙永磁地铁已安全运行23万公里,不仅效率更高,噪音更低,而且更节能环保。经权威测试,综合节能率达30%。”长沙市轨道交通集团有限公司总经理周晓明现身说法,给记者算了笔帐:与同线的异步电机列车相比,使用永磁技术的列车每年每列可节电45万度,按照一度电0.7元人民币计算,每列车一年可节省31万元左右。

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本次研讨会由中国城市轨道交通协会、中国中车股份有限公司共同主办,中国城市轨道交通协会专家和学术委员会、株洲中车时代电气股份有限公司、长沙市轨道交通集团有限公司联合承办。

在冯江华看来,未来的智能传感器应具备以下5大功能:自诊断自校正、复合敏感、计算、交互和网络化。他举例说,所谓复合敏感,就是尽量减少传感器数量,全面描述目标物体的状态;而网络化,则是通过传感器之间的互相通信,实现“相互校验”。在此基础上,他提出了“网络化智能传感器”的概念。

研讨会现场还举行了中车时代电气股份有限公司第10000辆城轨自主牵引系统下线仪式。截至目前,中车时代电气城轨牵引系统共进入28个城市,累计获得19000辆订单。据悉,北京地铁八号线、天津地铁六号线的永磁地铁已具备载客运营资质,厦门、深圳、宁波、佛山等城市也即将开展“永磁地铁”的应用。

中车株洲所总工程师冯江华也表示,“传统传感器大量采用模拟信号传输,容易受干扰,同时在恶劣条件下出故障后,无法实现自诊断,不具备自愈能力”。

由此可见,永磁驱动技术在轨道交通领域的成功应用,对推动产业发展,建设节能、绿色、低碳的生态宜居城市具有积极作用。株洲市人民政府副市长何朝晖表示,该市将利用现有的产业基础,进一步推动永磁传动技术的研究和产业化。“我们正在支持企业参与组建中国第一家磁动力研究院,准备将磁动力产业作为株洲的又一个战略性产业,争取将株洲打造为国内最大的磁动力产业基地。”

从无到有的20年国产化之路

目前,永磁驱动技术已实现在电动汽车、风电、船舶等领域的应用。近年来,该技术开始向要求更高的轨道交通、工业自动化等领域拓展。中车株洲所于2003年在国内率先开展轨道交通领域的永磁同步牵引系统研究,2008年,在电动大巴上实现首次应用。2016年,全国首列永磁地铁在长沙地铁1号线投入载客运营,开启了中国城市轨道交通的“永磁时代”。2018年,装载中车株洲所核心部件的中国首列永磁高速动车组完成30万公里运行考核,各项性能稳定。

另据记者了解,就轨道交通传感器市场而言,目前技术含量相对较高的加速度传感器还未实现国产化。

虽然与汽车和无人机相比,行驶在固定轨道上的列车发生意外碰撞的概率要小得多,但此类碰撞一旦发生,带来的损失却不可估量。

对自动化、网络化、智能化要求越来越高的轨道交通行业自然也不例外。

周济在宁波会议开幕致辞中表示,智能传感技术是智能制造领域的关键技术,轨道交通装备是装备领域的排头兵。“二者的充分交叉结合,是实现未来发展的重要基础。用先进智能技术武装装备产业,是制造产业升级的重要途径。”

事实上,中国智能列车的工程化研发已经上路。

在上述院士里,除铁路领域外,相当一部分来自军队科研院所,其中不少院士是飞机、舰船、大炮、装甲车子系统的总设计师。讲者里还有来自美国得州仪器、日本三菱电机的技术高层,以及中科院微电子所副所长陈大鹏等国内中青年专家。

近年来,随着物联网概念的兴起,传感器更是因其占据了“物联”入口而被称作物联网的“末梢神经”,越来越受到行业关注。

接下来的五到十年,已经赢得鲜花和掌声的中国高铁又当向何处去?

“特别是在轨道交通应用领域,我们将加快推进关键传感器国产化,开展智能传感器的研发、产业化和推广,增强车辆健康状态监控能力,为实现未来智能列车运营作出贡献。”徐永谦说。

此外,《中国制造2025》更进一步细分确立的航空航天装备、海洋工程装备、先进轨道交通装备、机器人、电力装备等十大重点领域,则都与传感器技术息息相关。

2014年的《白皮书》将全球传感器发展大体分为三阶段:1950年至1969年,结构型传感器出现;1970年至1999年,固体型传感器逐渐发展;2000年至今,智能型传感器出现并快速发展。

事实上,不独轨道交通行业,国内整个传感器产业仍普遍处于中低端水平。

就这样,国外传感器被一步步赶出了中国列车。宁波时代也借此成为了国内轨道交通传感行业领先者和客户首选供应商,并主持制定了多项轨道交通传感器的行业标准。不仅如此,还实现了向几个过去国外合作伙伴的批量供货。

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中国工程院院士、中车株洲所总经理丁荣军描绘了传感技术在轨道交通领域里的6大应用场景:一是收集列车的运行状态信息;二是集成化的高速综合检测列车;三是列车综合性能全面检测;四是用于钢轨探伤;五是轨道状态远程监测;六是室内外环境综合传感。

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