随着微电子技术、新型传感技术的革新,铁路行业正在越来越多地投入使用具有体积小、寿命长、功耗低等特点地无线传感器。受制于铁路行业地环境特征,采用电池供电的无线传感器维护问题以及安全隐患问题任然没有得到解决。依照目前的形势,通过轨道车辆振动能量的收集,代替传统化学能电池为无线传感器网络节点供电将会是未来铁路运营上的研究热点。振动能量的获取主要有静电式、压电式、电磁式三种,在过去的研究中证实,采用单一能量获取方式存在输出功率低的问题,难以维持铁路无线传感器的工作,因此,本文针对压电电磁复合俘能技术进行了一些相关的仿真和理论研究,设计了一种自发电式轨道车辆智能传感节点电源。首先,根据压电方程、楞次定律、振动理论等相关知识建立压电发电装置、电磁发电装置的独立输出功率模型,并在考虑到耦合作用的影响下,建立复合俘能装置的输出功率模型,分析其发电性能的影响因素。其次,对复合俘能装置进行有仿真分析。通过基于轮盘赌选择法的遗传算法对复合俘能装置进行数值仿真,将输出功率数学模型无量纲化,计算得出优化解;使用COMSOL软件建立压电俘能单元的模型,求解得出压电俘能装置随条件变化下的输出功率变化,对电磁俘能单元进行静电场和瞬态场的仿真分析,求解分析电磁俘能输出功率与其结构参数之间的关系,再联合压电及电磁俘能单元进行仿真,得出俘能装置总输出功率;对比分析数值仿真和软件仿真的结果,改变模型约束条件,使得俘能装置在地铁震动条件下的耦合作用最小,发电功率最大化。最后,使用LTC3588-1能量管理芯片及其接口电路、储能电路,设计电源管理电路,制作压电电磁复合俘能装置,使其在地铁轴端振动相同的实验条件下,进行发电特性实验。搭建振动俘能实验台,对独立压电俘能装置以及独立电磁俘能装置的发电性能进行单独实验,与复合俘能装置进行实验结果进行对比,验证复合俘能装置的发电效率是否有明显提高;再对比实验改进型结构与传统俘能结构的发电性能,验证改进型结构的发电效果更优。