随着社会的快速发展和经济的繁荣,轨道交通已经逐渐成为人们日常生活必不可少的交通出行方式之一。在轨旁广泛布设无线传感节点,构成无线监测网络,是保证轨道交通安全运行的重要手段。本文主要研究如何通过回收轨道振动能量为轨旁无线传感设备供电的方法,来减少甚至取代传统的能源供给方式,如电池供电,人工维护等,以达到节约成本,降低污染,并且能够实时高效的维持轨旁设备的正常工作。本文基于轨道车辆振动能量回收与存储方法的研究,主要内容和研究的成果如下:(1)本文通过采集轨道振动能量来为轨道侧设备提供电源,分析压电材料能量转换的过程和原理,以压电方程为基本理论分析了悬臂梁压电振子与鼓形压电振子的输出功率计算方法,得到发电量与变形量之间的关系,揭示了轨道振动能量的机电能转换的机制和机理。并以鼓形压电振子作为基础建立机电耦合模型,以此为振动能量与电能转换装置。通过建立车辆-轨道-压电耦合振动模型,得到压电振子的振动位移响应。(2)对Standard、Series-SSHI、SECE接口电路的工作方式和回收功率进行了理论推导,分析了负载变化对它们的回收功率的影响。设计了一种优化的DSCE接口电路,详细介绍了DSCE接口电路的工作过程和控制方法,并给出了该电路的理论回收功率推导过程,分析了其控制方式、以及负载变化与回收功率的关系。比较了几种接口电路在理想情况下的回收功率,结果表明:DSCE接口电路的回收功率仅小于Series-SSHI电路在最优负载处的最大回收功率,但该电路的回收功率不受负载的变化影响,对负载有较好的适应性。(3)通过Matlab/Simulink软件建立压电振子仿真模型,同时建立Standard、Series-SSHI、SECE和DSCE仿真电路模型,模拟各电路的控制过程和工作方式。仿真得到各接口电路下压电振子的输出电压、输出电流以及负载电压。完成了对几种接口电路的输出特性的理论分析工作。(4)搭建实验平台,设计了一种位移极值检测电路作为辅助电路,给接口电路提供控制信号,在给定外部激励情况下测得Standard、Series-SSHI、SECE和DSCE接口电路在不同负载情况下的实际回收功率,分析比较各电路与负载的关系,以及回收功率的大小。实验结果表明与理论分析基本吻合。