[发明专利]一种磁浮列车悬浮控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种悬浮控制方法，尤其是涉及一种磁浮列车悬浮控制方法，属于采用电磁悬浮或永磁电磁混合悬浮的悬浮控制技术领域。

背景技术

磁浮列车是一种新型的轨道交通运输工具，具有运行噪声低、爬坡能力强、转弯半径小、安全可靠性高、运营维护成本低、造价低等突出特点。它利用电磁吸力使车体悬浮于轨道之上，列车与轨道之间保持无接触状态，克服了两者间的接触磨损，减小了运行阻力。悬浮控制器是实现车辆悬浮的执行机构，它根据安装在电磁铁上的悬浮传感器传送过来的悬浮电磁铁与轨道之间的气隙以及电磁铁的垂向运动加速度信号来改变悬浮电磁铁内部电流的大小,从而调节悬浮电磁铁与钢制轨道之间的吸引力，使磁浮列车保持在8～10mm气隙大小的稳定悬浮状态。经过几十年的技术开发，磁浮列车技术已基本成熟，正在逐步走向商业化生产和运营。

如图1所示，目前，中低速磁浮列车车辆走行部采用四悬浮架或五悬浮架结构。每个悬浮架上左右两侧各有1个电磁铁1，电磁铁1两端各装有一个悬浮传感器。每个电磁铁1由4个线圈组成，两端两个线圈两两串联在一起由1个悬浮控制器控制，称为一个悬浮点。每个悬浮架电磁铁1由4个悬浮控制器独立控制。

由于中低速磁浮列车车辆悬浮架结构所限，每个悬浮点对应1个空气弹簧，空气弹簧传递悬浮架和车体之间的作用力。从图1可以看出，当4个悬浮控制器中的任何一个出现故障时，对应的悬浮点将不能实现稳定悬浮，滑橇降落在轨道上，磁浮列车只能慢速退出运行。假如五悬浮架结构三节编组的一列磁浮车，每节车有20个悬浮控制器，一列车共有60个悬浮控制器。只要60个悬浮控制器之中的1个出现故障，此列车就要退出运行，只能以故障状态慢速回库维修。这样的状况使得磁浮列车的可用性很差，不能达到商用运营的要求，成为制约磁浮列车进一步发展和应用的瓶颈。解决这个问题的基本途径有两个：一个是从结构上对中低速磁浮列车进行全面改造，使系统能够适应任何一个悬浮控制器故障都能够维持正常运行，如德国TR08系列高速磁浮列车“二托一”式的悬浮架结构。显然这样大规模改造的代价是高昂的，并且改造后会出现车辆结构不再适应原有的线路条件等问题；另一个途径是对悬浮控制器进行冗余设计，使得一个悬浮控制器故障后，另一个悬浮控制器接替故障控制器继续工作，比如每个悬浮点配置两个悬浮控制器。然而此种冗余式设计也有明显的缺点，如悬浮控制器数量增加一倍、成本增加、可靠性低、维护困难等问题以及两者之间通讯、故障判断和工作接管判断等技术性难题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能实现冗余控制、提高悬浮控制器可用性的磁浮列车悬浮控制方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种磁浮列车悬浮控制方法，用于控制磁浮列车电磁铁两端的串联线圈组的电流，其特征在于，该方法采用周期控制，每个控制周期执行以下步骤：

1)获取电磁铁两端的悬浮传感器的数据信号，包括三个第一端间隙数据S11、S12、S13、两个第一端加速度数据A11、A12、三个第二端间隙数据S21、S22、S23、两个第二端加速度数据A21、A22以及传感器诊断信号；

2)根据传感器诊断信号，分别判断间隙数据和加速度数据是否有故障，并根据判断结果执行相应动作，其中对间隙数据的处理为：若三个第一端间隙数据S11、S12、S13均无故障，则选择间隙值最小的一个作为悬浮控制信号之一；若三个第一端间隙数据S11、S12、S13中有且仅有一个故障，则选择两个正常数据中间隙值较小的一个作为悬浮控制信号之一；若三个第一端间隙数据S11、S12、S13中至少两个故障，则对应悬浮点降落，列车退出运行；

对加速度数据的处理为：若两个第一端加速度数据A11、A12均无故障，则任选一个作为悬浮控制信号之一；若两个第一端加速度数据A11、A12有且仅有一个故障，则选择正常的一个作为悬浮控制信号之一；若两个第一端加速度数据A11、A12均故障，则对应悬浮点降落，列车退出运行；

第一端和第二端的悬浮传感器的数据信号处理方式相同；

3)根据电磁铁两端的悬浮控制信号，采用两个主控制器分别计算对应串联线圈组所需电流期望值，并采用一个冗余控制器分别计算两端串联线圈组所需电流期望值，所述的主控制器包括第一端主控制器和第二端主控制器；