[發明專利]一種基于直線電機的暗軌道電動軌道交通系統

在審

• 申請號: 202210375496.5
• 申請日: 2022-04-11
• 公開（公告）號: CN114655023A
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 湯曉君;李勇;李文博;張澤宇;李曉杉
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B60L13/10
• 分類號: B60L13/10;B61L1/08;B61L1/18;B61L5/06;G08C17/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

1.一種基于直線電機的暗軌道電動軌道交通系統，其特征在于，包括軌道設計鋪設系統及軌道車變軌控制系統；

每條軌道鋪設系統包括磁傳感器、驅動單元以及多個由4-6根長寬高相同的磁軛組成的磁軛單元，每個驅動單元包括一個驅動模塊和一個驅動控制模塊，在每根磁軛上繞制多匝回形導線形成暗軌道，并且每個多匝回形導線單元都與一個驅動單元相連，其電流流入端有一個續流二極管與直流母線負極相連；

軌道車變軌控制系統由驅動單元控制多匝回形導線中電流方向和大小以實現軌道車的換道、制動、加速及后退功能；

驅動控制模塊包括一個微處理器和無線信號收發裝置，無線信號收發裝置實時接收用戶對軌道車的換道、制動、加速及后退命令，微處理器提前用大量軌道車行駛數據進行訓練，實際運行時實時結合用戶通過無線收發裝置發出的命令、上一磁軛單元上磁傳感器測速值及本磁軛單元上磁傳感器輸出值控制驅動模塊動作，使得多匝回形導線內電流變化，控制軌道車的運行狀態。

2.根據權利1要求所述的一種基于直線電機的暗軌道電動軌道交通系統，其特征在于，磁軛單元的寬度比軌道車上磁軛寬度寬10-40cm，磁軛單元的截面積能保證軌道車通過時不會產生磁飽和，用于減小軌道車經過時軌道車上磁鐵形成的磁路的磁阻。

3.根據權利1要求所述的一種基于直線電機的暗軌道電動軌道交通系統，其特征在于，暗軌道是由磁軛上的多匝回形導線組成，多匝回形導線采用漆包線或外層帶有絕緣層的電線制成，匝數在5-200匝，固定在軌道磁軛上，沿著軌道延伸方向鋪設，間距與軌道車上兩塊高強力磁鐵的中心間距相等，沿著軌道橫截方向，同一磁軛單元上的4-6個多匝回形導線鋪設在同一直線上并且緊密接觸但互相絕緣，多匝回形導線中心與相應磁軛中心重合。

4.根據權利1要求所述的一種基于直線電機的暗軌道電動軌道交通系統，其特征在于，磁傳感器是磁敏電阻、巨磁阻，或者是霍爾式磁傳感器，能夠感知磁場的磁感應強度，且能夠感知磁場的方向，每兩個磁傳感器形成一個傳感器對，其間距與軌道車兩塊高強力磁鐵的中心間距相等，放置于磁軛單元中心處，每個傳感器對與一個磁軛單元對應。

5.根據權利1要求所述的一種基于直線電機的暗軌道電動軌道交通系統，其特征在于，驅動模塊由固態繼電器或MOSFET管、電阻、電容、反向二極管及電流傳感器構成，四個固態繼電器或MOSFET管組成一個電流換向模組，輸出端與多匝回形導線及電流傳感器相連，輸入端與直流電網母線相連，且與一個保護用的電阻和電容及一個反向二極管并聯，驅動模塊在驅動控制模塊的控制下工作的，磁傳感器對中有一個感知到磁場達到閾值以上，即可觸發驅動模塊，該閾值設為軌道車經過時磁感應強度的1/5-4/5，電流傳感器能夠感應多匝回形導線中電流大小，若電流超過預設值，則發出警告。

6.根據權利1要求所述的一種基于直線電機的暗軌道電動軌道交通系統，其特征在于，軌道車正常前向行駛時，形成軌道的磁扼單元中兩側的磁扼上的回形導線上通的電流相等，中間磁扼上回形導線中電流相等，兩側磁扼上回形導線中的電流比中間磁扼上回形導線中電流大10％-30％，但磁扼中不出現磁飽和，以保證軌道車沿著軌道向前行駛。

7.根據權利1要求所述的一種基于直線電機的暗軌道電動軌道交通系統，其特征在于，通過驅動單元控制多匝回形導線中電流方向以實現軌道車的換道、制動、加速及后退功能，若軌道車擬從東向西方向行駛，其車頭的高強力磁鐵北極向下，則該磁鐵下的所有多匝回形導線電流方向是從北向南，增大最北側導線電流或減小最南側導線電流可使軌道車由西偏向南，增大最南側導線電流或減小最北側導線電流可使軌道車由西偏向北。

8.根據要求權利1所述的一種基于直線電機的暗軌道電動軌道交通系統，其特征在于，軌道車加速通過增大其正下方磁扼單元所有多匝回形導線電流來實現；軌道車減速通過驅動模塊中的電流換向模組將電流流向由直流電網母線流入多匝回形導線改為多匝回形導線流入直流電網母線來實現，此時多匝回形導線與軌道車上的高能磁鐵構成發電機；軌道車后退通過將磁鐵下的所有多匝回形導線電流方向改為從南向北來實現。

9.根據要求權利7或8所述的一種基于直線電機的暗軌道電動軌道交通系統，其特征在于，回形導線中電流的大小是通過電流導通時間的占空比來控制的；當需要加速時，將回形導線切入母線，母線電壓使得回形導線中電流增大；當電流達到上限時，通過控制MOSFET管或者固態繼電器將回形導線從母線斷開，導線中電流通過續流二極管續流。