[发明专利]用于EMS型低速悬浮列车的悬浮控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及速悬浮列车领域，具体涉及一种用于EMS（Electro Magnetic Suspension，简称EMS）型低速悬浮列车的悬浮控制方法及装置。

背景技术

EMS（Electro Magnetic Suspension，简称EMS）型低速悬浮列车是一种依靠安装在列车上的电磁铁与轨道之间的吸引力使列车悬浮在轨道上运行的新型交通工具，以其安全、舒适、高速、无污染等优点赢得越来越多的关注。EMS型低速悬浮列车的电磁铁与轨道构成列车的悬浮系统，该系统是一个不稳定系统，必须通过反馈控制，才能实现列车的稳定悬浮。悬浮性能主要取决于悬浮控制方法，悬浮控制方法的实现关键在于设计一个悬浮控制器，由控制器根据当前悬浮系统的悬浮状态，通过控制电磁铁的电流来控制电磁力的大小，进而保证电磁铁与轨道之间的间隙始终保持在设定的间隙值，从而实现磁浮列车的稳定悬浮。

如图1、图2和图3所示，现有技术的EMS型低速悬浮列车采用模块化转向架结构，每节车体53有四个转向架54，每个转向架54由左右两个悬浮模块5组成。同一转向架54的两个悬浮模块5之间通过防侧滚梁55相连，每一个悬浮模块5包含位于两端的第一悬浮点和第二悬浮点，位于A端的第一悬浮点包含第一传感器组1、A端悬浮控制器10和由两个悬浮电磁铁50串联形成的第一单电磁铁51，位于B端的第二悬浮点包含第二传感器组2、B端悬浮控制器20和由两个悬浮电磁铁50串联形成的第二单电磁铁52。地面上设有枕轨56，枕轨56的两侧设有呈F形的轨道57，第一单电磁铁51、第二单电磁铁52则通过磁力保持与轨道57悬浮。第一传感器组1和第二传感器组2均包括一个间隙传感器、一个加速度传感器和一个电流传感器。第一传感器组1的间隙传感器用于测量第一悬浮点（悬浮模块5的A端）的悬浮间隙，第二传感器组2的间隙传感器用于测量第二悬浮点（悬浮模块5的B端）的悬浮间隙；第一传感器组1的加速度传感器用于测量第一单电磁铁51的运动加速度，第二传感器组2的加速度传感器用于测量第二单电磁铁52的运动加速度；第一传感器组1的电流传感器套在第一单电磁铁51的输入输出导线上来检测第一单电磁铁51的悬浮电流，第二传感器组2的电流传感器套在第二单电磁铁52的输入输出导线上来检测第二单电磁铁52的悬浮电流。第一传感器组1将测量得到的A端的悬浮状态信号分别以数字信号（悬浮间隙、加速度）和模拟信号（悬浮电流）的形式通过电缆送到A端悬浮控制器10上的A端悬浮控制板101，A端悬浮控制板101根据来自第一传感器组1的悬浮状态和来自车载监控系统的悬浮/降落命令（L/D），计算出控制量A，并输出到A端悬浮控制器10上的A端悬浮斩波器102来控制A端的第一单电磁铁51的电流大小，进而控制A端的悬浮电磁力的大小，保证A端与轨道57之间的悬浮间隙保持恒定；第二传感器组2将测量得到的B端的悬浮状态信号分别以数字信号（悬浮间隙、加速度）和模拟信号（悬浮电流）的形式通过电缆送到B端悬浮控制器20上的B端悬浮控制板201，B端悬浮控制板201根据来自第二传感器组2的悬浮状态和来自车载监控系统的悬浮/降落命令（L/D），计算出控制量B，并输出到B端悬浮控制器20上的B端悬浮斩波器202来控制B端第二单电磁铁52的电流大小，进而控制B端电磁力的大小，保证B端与轨道57之间的悬浮间隙保持恒定。同时A端悬浮控制板101和B端悬浮控制板201通过通讯总线将故障状态和悬浮状态实时上传给位于列车驾驶台上的车载监控系统。车载监控系统接收到故障状态和悬浮状态后，在判断出现故障或者紧急情况时采取应急措施。另外，车载监控系统还通过电缆与A端悬浮控制板101和B端悬浮控制板201连接，用于向二者发送悬浮/降落命令（L/D）和复位信号（RESET）。