[發明專利]防護磁浮列車吸死軌道的方法及系統

無效

• 申請號: 200710035913.7
• 申請日: 2007-10-17
• 公開（公告）號: CN101134440A
• 公開（公告）日: 2008-03-05
• 發明（設計）人: 李云鋼;張曉;程虎;陳慧星;張鼎
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: B60L13/04
• 分類號: B60L13/04
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所
• 代理人: 傅俏梅

技術領域

本發明涉及電磁型磁浮列車，具體涉及一種能有效防止電磁永磁混合型磁浮列車吸死軌道的方法以及根據該方法設計的系統。

背景技術

電磁型磁浮列車是利用車載磁體和鐵磁性軌道之間的吸引力來實現懸浮的一種軌道交通工具，除了運行速度快以外，還具有爬坡能力強、安全舒適、噪音小、環保等優點，它將成為21世紀最主要的交通工具之一。電磁型磁浮列車電磁吸引力的大小需要通過懸浮控制器進行主動控制，車載電磁鐵繞組中電流的大小需根據間隙傳感器的信號進行調節，使車體與路軌間保持一定的懸浮間隙。但實際運行中，如果控制失效，磁浮列車會有吸死軌道的危險。正在運行的磁浮列車，發生吸死故障很可能會造成列車結構的破壞。

對于純電磁鐵結構的電磁懸浮系統來說，其懸浮力全部由懸浮電磁鐵和軌道之間的吸引力提供，在吸死風險存在時，只要能夠可靠地切斷電源就能有效實現吸死防護。而對于含有永久磁鐵的磁浮列車來說，切斷電源尚不能有效防止吸死，這是因為在懸浮磁鐵和軌道之間的懸浮間隙很小時，列車自身重力不足以克服永久磁鐵和鐵磁性軌道之間相互作用的磁力，此時，即使電磁部分的電流為零，列車仍然會有吸死軌道的危險。因此，研究防護電磁永磁混合懸浮系統吸死軌道的方法具有重要意義。

目前國內在該領域對此項目尚無公開披露的信息。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，針對電磁永磁混合結構的常導吸力型磁浮列車，提供一種可及時檢測運行中的電磁永磁混合型磁浮列車吸死軌道的風險并進行有效防護的方法及系統。

針對現有技術，本發明所提出的技術方案是：

一種防護磁浮列車吸死軌道的方法，其特征在于，在磁浮列車傳統懸浮控制裝置的基礎上設置吸死防護裝置，通過對列車吸死軌道風險的預測，在安全情況下指令懸浮控制裝置實時調整供給磁體的電流，使磁體和軌道之間保持一定的懸浮間隙，或在有吸死危險時請求懸浮控制裝置給磁體加反向電流，使磁浮列車降落在軌道上，從而避免磁浮列車吸死軌道。

本發明中的吸死防護裝置由外部輔助電源供電，根據懸浮控制裝置內所設的傳感器，得到磁浮列車車體與軌道之間的間隙信號。同時，吸死防護裝置對磁浮列車運行中的動態懸浮間隙進行預測，并判斷列車是否有吸死軌道的危險，然后再根據判斷結果，指令懸浮控制裝置根據其傳感器信號實時調整磁體電流，使磁體和軌道之間保持一定的懸浮間隙，或在有吸死危險時請求懸浮控制裝置給磁體提供反向電流。

其中，所述吸死防護裝置內包含有預測控制器，以根據傳感器檢測的間隙值，預測懸浮間隙及變化趨勢，并在有吸死危險時對懸浮控制裝置發出控制信號。

本發明主要采用具有冗余度可檢出特性的斬波器給磁體提供雙向電流。

本發明根據上述方法提供一種防護磁浮列車吸死軌道的系統，其特征在于所述吸死防護裝置包括：

預測控制器：與傳感器相連，由模擬電路實現的預測電路和比較電路組成，預測電路可根據傳感器檢測到的間隙值，對懸浮間隙及變化趨勢進行預測，比較電路將上述預測到的間隙值與最小允許間隙值進行比較，將結果傳遞給邏輯處理單元，并在有吸死危險時對懸浮控制裝置發出控制信號。

功率管狀態檢測器：與斬波器和邏輯處理單元相連，以對主電路各個功率管的工作狀態進行實時檢測，能夠檢測出各個功率管的正常、短路、斷路等狀態。

邏輯處理單元：與懸浮控制器、預測控制器、功率管狀態檢測器和控制中心相連，對預測控制器和功率管狀態檢測器的輸出信號進行處理、綜合評估各種故障并對懸浮控制器發出指令。

所述的吸死防護裝置采用具有冗余度可檢出特性的斬波器給磁體提供雙向電流。斬波器由正向功率管和反向功率管組成，利用功率管狀態檢測器以實時檢測主電路各功率管的工作狀態。

所述正向功率管采用兩個單管串聯的結構，且分別連接熔斷器，反向功率管采用兩個單管并聯的結構，這種冗余設計具有故障導向安全性能。

本發明可以達到的技術效果是：

(1)本發明針對電磁永磁混合懸浮系統，提出一種吸死防護方法及系統，通過檢測磁浮列車車體與軌道之間的懸浮間隙，可對故障進行評估，并采取相應措施，實現有效的吸死防護；

(2)本發明之預測控制器通過預測算法，可有效預測出磁浮列車的懸浮間隙，根據預知懸浮間隙，判斷是否存在吸死風險，從而對吸死風險進行評估；實現系統可用性和可靠性的合理折中；

(3)本發明采用具有冗余度可檢出特性的斬波器，通過冗余設計，可保證在個別功率管損壞的情況下，仍能給電磁鐵提供可靠的反向電流；