随着经济的发展与科学技术的进步,轨道交通在生活中日益重要,而轨道的运行状态在保障列车行车安全中至关重要,如何高效、便捷的检测轨道状态成为铁路系统发展的重点,在线动态检测技术能够提供实时性的信息,是轨道状态检测的重要组成,目前的轨道在线检测主要有计轴器、轨道衡等,缺少对轨道振动状态的检测手段,且多采用电池供电,工作周期受制。本文基于磁致伸缩能量材料设计制作了无源轨道检测装置,能够同时实现对轨道的在线振动检测和自供电。以下为研究的几个方面:首先对现有轨道检测技术及装置进行分析探究,分析静态监测和动态监测的检测原理、供能方式等。对现有的能量收集技术进行分析探究,主要有压电式、电磁式和磁致伸缩式能量收集器等,并着重介绍了磁致伸缩材料在能量收集器领域的发展。其次根据无源轨道振动检测装置的具体需求,确定实现方案,然后设计装置的整体模型并对各个构件进行优化分析。装置主要由Galfenol薄片、铷铁硼永磁体、光敏树脂线圈骨架、感应线圈、导磁壳、底板及电路板等组成。运用ANSYS Workbench和ANSYS Maxwell等软件对各个构件作优化分析。然后对无源轨道装置进行数学建模,基于Jiles-Atherton模型搭建了关于偏置磁场H、外加应力σ和总磁化强度M的数学模型,在MATLAB中分析可知15KA/m的偏置磁场最适合本装置;基于车辆-轨道耦合动力学搭建关于轨道的振动微分方程,求解得其振动峰值约为29KN,最大振动幅值约为0.5mm;基于法拉第电磁感应定律来结合机-磁模型和振动模型,最后得到关于振动参数和感应电动势的数学模型。最后设计电路、制作样机和搭建实验平台进行验证分析等。电路主要包括储能电路、放电电路、信号分析电路和数据存储电路等组成,编写相应代码,制作电路板。制作样机后以激振器作为振源,以示波器和数据采集板卡等采集其感应电压,单个线圈在25KΩ的负载下发电功率可达32mW,三个该线圈即可满足信号分析及数据储存电路71.5mW的功耗。对样机所测数据与振源输入进行曲线拟合,该拟合公式可以反应振源输入幅值与感应电压之间的关系,实现信号检测。