[发明专利]防护磁浮列车吸死轨道的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及电磁型磁浮列车，具体涉及一种能有效防止电磁永磁混合型磁浮列车吸死轨道的方法以及根据该方法设计的系统。

背景技术

电磁型磁浮列车是利用车载磁体和铁磁性轨道之间的吸引力来实现悬浮的一种轨道交通工具，除了运行速度快以外，还具有爬坡能力强、安全舒适、噪音小、环保等优点，它将成为21世纪最主要的交通工具之一。电磁型磁浮列车电磁吸引力的大小需要通过悬浮控制器进行主动控制，车载电磁铁绕组中电流的大小需根据间隙传感器的信号进行调节，使车体与路轨间保持一定的悬浮间隙。但实际运行中，如果控制失效，磁浮列车会有吸死轨道的危险。正在运行的磁浮列车，发生吸死故障很可能会造成列车结构的破坏。

对于纯电磁铁结构的电磁悬浮系统来说，其悬浮力全部由悬浮电磁铁和轨道之间的吸引力提供，在吸死风险存在时，只要能够可靠地切断电源就能有效实现吸死防护。而对于含有永久磁铁的磁浮列车来说，切断电源尚不能有效防止吸死，这是因为在悬浮磁铁和轨道之间的悬浮间隙很小时，列车自身重力不足以克服永久磁铁和铁磁性轨道之间相互作用的磁力，此时，即使电磁部分的电流为零，列车仍然会有吸死轨道的危险。因此，研究防护电磁永磁混合悬浮系统吸死轨道的方法具有重要意义。

目前国内在该领域对此项目尚无公开披露的信息。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对电磁永磁混合结构的常导吸力型磁浮列车，提供一种可及时检测运行中的电磁永磁混合型磁浮列车吸死轨道的风险并进行有效防护的方法及系统。

针对现有技术，本发明所提出的技术方案是：

一种防护磁浮列车吸死轨道的方法，其特征在于，在磁浮列车传统悬浮控制装置的基础上设置吸死防护装置，通过对列车吸死轨道风险的预测，在安全情况下指令悬浮控制装置实时调整供给磁体的电流，使磁体和轨道之间保持一定的悬浮间隙，或在有吸死危险时请求悬浮控制装置给磁体加反向电流，使磁浮列车降落在轨道上，从而避免磁浮列车吸死轨道。

本发明中的吸死防护装置由外部辅助电源供电，根据悬浮控制装置内所设的传感器，得到磁浮列车车体与轨道之间的间隙信号。同时，吸死防护装置对磁浮列车运行中的动态悬浮间隙进行预测，并判断列车是否有吸死轨道的危险，然后再根据判断结果，指令悬浮控制装置根据其传感器信号实时调整磁体电流，使磁体和轨道之间保持一定的悬浮间隙，或在有吸死危险时请求悬浮控制装置给磁体提供反向电流。

其中，所述吸死防护装置内包含有预测控制器，以根据传感器检测的间隙值，预测悬浮间隙及变化趋势，并在有吸死危险时对悬浮控制装置发出控制信号。

本发明主要采用具有冗余度可检出特性的斩波器给磁体提供双向电流。

本发明根据上述方法提供一种防护磁浮列车吸死轨道的系统，其特征在于所述吸死防护装置包括：

预测控制器：与传感器相连，由模拟电路实现的预测电路和比较电路组成，预测电路可根据传感器检测到的间隙值，对悬浮间隙及变化趋势进行预测，比较电路将上述预测到的间隙值与最小允许间隙值进行比较，将结果传递给逻辑处理单元，并在有吸死危险时对悬浮控制装置发出控制信号。

功率管状态检测器：与斩波器和逻辑处理单元相连，以对主电路各个功率管的工作状态进行实时检测，能够检测出各个功率管的正常、短路、断路等状态。

逻辑处理单元：与悬浮控制器、预测控制器、功率管状态检测器和控制中心相连，对预测控制器和功率管状态检测器的输出信号进行处理、综合评估各种故障并对悬浮控制器发出指令。

所述的吸死防护装置采用具有冗余度可检出特性的斩波器给磁体提供双向电流。斩波器由正向功率管和反向功率管组成，利用功率管状态检测器以实时检测主电路各功率管的工作状态。

所述正向功率管采用两个单管串联的结构，且分别连接熔断器，反向功率管采用两个单管并联的结构，这种冗余设计具有故障导向安全性能。

本发明可以达到的技术效果是：

(1)本发明针对电磁永磁混合悬浮系统，提出一种吸死防护方法及系统，通过检测磁浮列车车体与轨道之间的悬浮间隙，可对故障进行评估，并采取相应措施，实现有效的吸死防护；

(2)本发明之预测控制器通过预测算法，可有效预测出磁浮列车的悬浮间隙，根据预知悬浮间隙，判断是否存在吸死风险，从而对吸死风险进行评估；实现系统可用性和可靠性的合理折中；

(3)本发明采用具有冗余度可检出特性的斩波器，通过冗余设计，可保证在个别功率管损坏的情况下，仍能给电磁铁提供可靠的反向电流；