[发明专利]一种磁浮列车振动控制装置及方法、磁浮列车

说明书

本发明公开了一种磁浮列车振动控制装置及方法、磁浮列车，公开的装置包括电磁铁梁设置在轨道之下，电磁铁梁上设置有若干个电磁铁线圈，电磁铁线圈两端均设置有一个悬浮间隙传感器，悬浮间隙传感器用以测量电磁铁梁极板上表面与轨道之间的悬浮间隙距离。增加悬浮间隙传感器数量，并根据每段应施加的电磁力和悬浮间隙距离来计算得到的驱动电流来驱动各段电磁铁线圈，在电磁铁梁有变形振动时，使电磁铁梁的电磁力沿轨道方向均匀化，即电磁铁梁上分布电磁力的大小尽量相等，从而能够减轻和抑制电磁铁梁的振动，防止其与悬浮系统的进一步耦合振动。

技术领域

本发明涉及到磁浮列车技术领域，尤其涉及一种磁浮列车振动控制装置及方法。本发明还涉及使用上述磁浮列车振动控制装置的磁浮列车。

背景技术

磁浮列车在运行过程中会出现振动，振动对行车安全和舒适性影响较大。其中较为复杂且亟待解决的振动为车轨耦合振动。磁浮列车机械振动分为电磁铁梁的振动，转向架的振动以及转向架以上的车厢振动，每级振动通过减振弹簧等减振或解耦机构连接。转向架、车厢的振动对车轨耦合振动的影响较小，而电磁铁梁的振动影响较大，因电磁铁梁变形振动会直接影响悬浮系统，而列车的悬浮稳定性是整个问题的关键和核心。

有研究将转向架等效成质量块，将悬浮力类比成弹簧力，悬浮力在平衡位置有近似值恒定的刚度值和阻尼值。这种等效方法没有考虑到电磁铁梁的弹性振动，当电磁铁梁发生振动弯曲时，会导致悬浮力出现非均匀分布。如图1所示，这时相对于平衡位置，电磁铁梁两头因间隙减小，所以两头的电磁力增大，中间间隙增大所以中间电磁力减小，总体上叠加的电磁力减小。但电磁铁梁两端涡流间隙传感器反馈的间隙是减小的，这时通过PD反馈调节会使悬浮力更加减小，这样会使电磁铁梁总体位置低于平衡位置，当梁弯曲振动相位变化180度时情况相反。所以电磁铁梁的振动会引起悬浮力振动，加剧轨道、转向架及悬浮控制的振动耦合，甚至发散。

目前，悬浮间隙传感器设置在电磁铁梁的两端。在整体电磁铁线圈的悬浮控制中，影响电磁铁电流的悬浮间隙距离是电磁铁首末两端的悬浮间隙传感器的平均值，电磁铁作用力的距离是各段电磁铁梁与F轨道的实际垂直距离，两者非同一悬浮间隙距离，电磁铁梁有变形振动时，两者之间存在误差，所以各段实际所受电磁力不相等。

因此如何实现电磁铁梁上的电磁力大小均匀化，从而能够减轻和抑制电磁铁梁的振动，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

基于上述技术难题，本发明提供一种磁浮列车振动控制装置及方法，实现电磁铁梁上的电磁力大小均匀化，从而能够减轻和抑制电磁铁梁的振动。

本发明提供一种磁浮列车振动控制装置，包括电磁铁梁设置在轨道之下，电磁铁梁上设置有若干个电磁铁线圈，电磁铁线圈两端均设置有一个悬浮间隙传感器，悬浮间隙传感器用以测量悬电磁铁极板上表面与轨道之间的悬浮间隙距离。

优选地，所述电磁铁梁上设置有四个电磁铁线圈和五个悬浮间隙传感器，四个电磁铁线圈两两之间均设置有一个悬浮间隙传感器，最前端的电磁铁线圈前侧设置有一个悬浮间隙传感器，最后端的电磁铁线圈后侧设置有一个悬浮间隙传感器。

在提供上述磁浮列车振动控制装置的基础上，本发明还提供了一种磁浮列车，包括上述磁浮列车振动控制装置。

本发明还提供一种磁浮列车振动控制方法，包括以下步骤：

步骤S100：将电磁铁梁均匀分为若干段，每段电磁铁梁上各设置一个电磁铁线圈，电磁铁线圈两端均设置有一个悬浮间隙传感器；

步骤S200：当所有悬浮间隙传感器分别采集其与轨道之间的悬浮间隙距离；

步骤S300：当电磁铁梁不发生自身振动变形时，所有段的电磁铁极板与轨道间的悬浮间隙距离均相等，根据悬浮间隙传感器采集的悬浮间隙距离来计算，为了在设定的悬浮目标位置保持动态平衡所要施加的总电磁力；