一種非接觸的磁浮列車定位裝置及方法、磁浮列車的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及磁浮列車領(lǐng)域，尤其涉及一種非接觸的磁浮列車定位裝置和方法；本 發(fā)明還涉及具有所述非接觸的磁浮列車定位裝置的磁浮列車。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)的常導(dǎo)磁浮列車分為低速磁浮列車和高速磁浮列車兩種類 型。這標(biāo)志著常導(dǎo)型磁浮列車的相關(guān)技術(shù)已趨于成熟。
[0003] 然而，現(xiàn)有兩種磁浮交通系統(tǒng)都存在一些缺點(diǎn)。以HSST為代表的低速磁浮列車的 優(yōu)點(diǎn)是，懸浮和導(dǎo)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但其牽引系統(tǒng)采用的短定子異步直線感應(yīng)電機(jī)存在兩 個(gè)明顯的弱點(diǎn)：一是電機(jī)的效率和功率因數(shù)低；二是受到定子端部效應(yīng)的影響，列車運(yùn)行 時(shí)速很難繼續(xù)提升，使得低速磁浮技術(shù)只能應(yīng)用于城市內(nèi)部軌道交通。以TR為代表的高 速磁浮列車采用長(zhǎng)定子同步直線電機(jī)，牽引效率高，運(yùn)行速度快，但也有三個(gè)明顯的弱點(diǎn)： 其一，TR采用主動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)，導(dǎo)致車輛體量和重量都很大，車體寬度達(dá)3700_，車輛自重達(dá) 52噸；其二是，由于導(dǎo)向電磁鐵間隙的約束，轉(zhuǎn)彎半徑大，理論上為350m，實(shí)際轉(zhuǎn)彎半徑達(dá) 530m ;其三，用于同步牽引的定位測(cè)速裝置在車上，而牽引控制系統(tǒng)在地面，定位測(cè)速的信 息需要通過(guò)車地通信、無(wú)線通信等一系列復(fù)雜環(huán)節(jié)才能傳遞到地面牽引控制系統(tǒng)，該種系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高。
[0004] 在現(xiàn)有磁浮交通技術(shù)的基礎(chǔ)上，中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)磁懸浮團(tuán)隊(duì)提 出了一種新的磁浮列車結(jié)構(gòu)，其運(yùn)行速度介于現(xiàn)有的高速磁浮列車和低速磁浮列車之間， 因此稱為中速磁浮列車。中速磁浮列車采用U型永磁、電磁混合懸浮磁鐵來(lái)實(shí)現(xiàn)懸浮和導(dǎo) 向功能，采用基于永磁海爾貝克與空芯線圈結(jié)構(gòu)(可簡(jiǎn)稱為PMH&ILC結(jié)構(gòu)）的同步直線電機(jī) 實(shí)現(xiàn)牽引功能。直線電機(jī)的初級(jí)采用安裝在軌道中部的空心線圈，這種結(jié)構(gòu)一方面可以降 低造價(jià)，另一方面還能最大限度地減小電機(jī)的法向力，有利于提高懸浮系統(tǒng)的穩(wěn)定性；電機(jī) 的次級(jí)采用基于海爾貝克即Halbach結(jié)構(gòu)的永磁陣列，安裝在列車轉(zhuǎn)向架的中部，這種結(jié) 構(gòu)將永磁陣列的磁場(chǎng)集中于面向軌道上鋪設(shè)的長(zhǎng)定子，提高了永磁體的利用率，同時(shí)利用 基于Halbach結(jié)構(gòu)的永磁體排列方式，能保證次級(jí)磁場(chǎng)為標(biāo)準(zhǔn)的正弦分布，正弦分布的磁 場(chǎng)與地面空心線圈內(nèi)的行波磁場(chǎng)相互作用，能夠提高列車運(yùn)行的平穩(wěn)性。相比于HSST系 統(tǒng)，中速磁浮列車可以達(dá)到更高的運(yùn)行速度，而且牽引效率大幅提高，更加節(jié)能環(huán)保。
[0005] 中速磁浮列車采用同步牽引技術(shù)，從根本上克服了低速磁浮所采用的直線感應(yīng)電 機(jī)牽引效率低的缺點(diǎn)。但同步牽引技術(shù)需要精確的車輛相對(duì)軌道的位置信息，而現(xiàn)有上海 高速磁浮的車載定位技術(shù)不適用于中速磁浮列車。原因有兩個(gè)：一是中速和高速磁浮雖然 都采用同步直線電機(jī)，但高速磁浮采用硅鋼疊片鐵芯的齒槽結(jié)構(gòu)作為地面長(zhǎng)定子，而中速 磁浮則采用空芯線圈結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)定子，因此無(wú)法采用檢測(cè)齒槽結(jié)構(gòu)的方式實(shí)現(xiàn)定位；二是高 速磁浮列車的定位測(cè)速系統(tǒng)極為復(fù)雜，特別是軌旁必須要設(shè)置大量的無(wú)線電通信基站，以 將列車測(cè)量的位置和速度信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛孢\(yùn)控室，無(wú)線通信鏈路不僅增加了系統(tǒng)建設(shè) 成本，而且極大的降低了系統(tǒng)的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種非接觸的 磁浮列車定位裝置及方法，以簡(jiǎn)便快捷的檢測(cè)磁浮列車相對(duì)于軌道的精確位置，為磁浮列 車控制系統(tǒng)提供基礎(chǔ)。
[0007] 本發(fā)明進(jìn)一步要解決的技術(shù)問(wèn)題是，在提供上述非接觸的感應(yīng)檢測(cè)裝置的基礎(chǔ) 上，還提供一種包括上述非接觸的磁浮列車定位裝置的磁浮列車。
[0008] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是： 本發(fā)明之非接觸的感應(yīng)檢測(cè)裝置，包括發(fā)射天線、若干對(duì)感應(yīng)環(huán)線和信號(hào)處理單元；所 述發(fā)射天線安裝于磁浮列車的本體上，所述感應(yīng)環(huán)線鋪設(shè)于軌道上； 所述發(fā)射天線通進(jìn)高頻交變電流時(shí)，在發(fā)射天線四周形成交變磁場(chǎng)，用于交變磁場(chǎng)的 激勵(lì)源； 所述感應(yīng)環(huán)線，用于當(dāng)所述發(fā)射天線沿感應(yīng)環(huán)線移動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)電壓信號(hào)； 所述信號(hào)處理單元，用于根據(jù)所述感應(yīng)環(huán)線發(fā)送的感應(yīng)電壓信號(hào)，獲得磁浮列車的位 置信息。
[0009] 優(yōu)選的，所述發(fā)射天線安裝于磁浮列車的轉(zhuǎn)向架上，所述感應(yīng)環(huán)線鋪設(shè)于軌道長(zhǎng) 定子的齒內(nèi)。
[0010] 優(yōu)選的，所述感應(yīng)環(huán)線埋設(shè)于長(zhǎng)定子齒的上表面和側(cè)面開(kāi)設(shè)的槽中，并使用壓條 將所述感應(yīng)環(huán)線封閉在槽內(nèi)。
[0011] 優(yōu)選的，所述感應(yīng)環(huán)線包括一對(duì)基準(zhǔn)線R線和若干對(duì)絕對(duì)定位線G線，所述絕對(duì)定 位線G線按編碼規(guī)則交叉換位，所述基準(zhǔn)線R線不換位。
[0012] 優(yōu)選的，所述絕對(duì)定位線G線按照格雷碼地址編碼規(guī)則交叉換位，絕對(duì)定位線對(duì) 數(shù)和各絕對(duì)定位線交叉步長(zhǎng)由定位精度和最大檢測(cè)距離確定。
[0013] 優(yōu)選的，所述感應(yīng)環(huán)線包括相對(duì)定位線H線和H'線，所述相對(duì)定位線H線和H'線 采用雙環(huán)線結(jié)構(gòu)，兩對(duì)環(huán)線相互錯(cuò)開(kāi)若干個(gè)交叉周期。
[0014] 優(yōu)選的，所述信號(hào)處理單元包括格雷碼信號(hào)處理單元，用于根據(jù)所述基準(zhǔn)線R線 和所述絕對(duì)定位線G線產(chǎn)生的感應(yīng)電壓信號(hào)，獲得磁浮列車的絕對(duì)位置信息。
[0015] 優(yōu)選的，所述信號(hào)處理單元包括相位檢測(cè)處理單元，用于根據(jù)所述相對(duì)定位線H 線和H'線產(chǎn)生的感應(yīng)電壓信號(hào)，獲得磁浮列車的磁極相角信息和列車方向信息。
[0016] 本發(fā)明進(jìn)一步解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是，在提供所述述非接觸的磁浮列 車位置檢測(cè)裝置的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提供一種包括所述非接觸的磁浮列車定位裝置的磁浮 列車。
[0017] 本發(fā)明還提供一種非接觸的磁浮列車定位方法，所述方法包括以下步驟： 步驟1 :向安裝于磁浮列車本體上的發(fā)射天線通進(jìn)高頻交變電流，在發(fā)射天線四周形 成交變磁場(chǎng)，作為交變磁場(chǎng)的激勵(lì)源； 步驟2 :所述發(fā)射天線沿鋪設(shè)于軌道上的感應(yīng)環(huán)線移動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電壓信號(hào)； 步驟3 :根據(jù)所述感應(yīng)環(huán)線發(fā)送的感應(yīng)電壓信號(hào)，獲得磁浮列車的位置信息。
[0018] 本發(fā)明將發(fā)射天線安裝于列車本體上，感應(yīng)環(huán)線鋪設(shè)于軌道上，不需要額外的車 地通訊設(shè)備就可以傳送位置信息，從而使得整個(gè)列車系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化，降低系統(tǒng)建設(shè)成 本，提高系統(tǒng)的可靠性。將發(fā)射天線設(shè)置于列車本體的轉(zhuǎn)向架上得到發(fā)射天線所在位置，BP 獲得磁浮列車轉(zhuǎn)向架的位置，而同步直線電機(jī)的次級(jí)安裝在列車轉(zhuǎn)向架的中部，因而獲得 同步直線電機(jī)的次級(jí)位置，進(jìn)而獲得列車的位置信息。本發(fā)明適用于采用空心線圈結(jié)構(gòu)的 長(zhǎng)定子作為同步直線電機(jī)初級(jí)的中磁浮列車的定位。將感應(yīng)環(huán)線埋設(shè)于長(zhǎng)定子齒的上表面 和側(cè)面開(kāi)設(shè)的槽中，在不影響列車正常運(yùn)行的情況下，進(jìn)一步簡(jiǎn)化了列車系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1為本發(fā)明提供的第一種非接觸的磁浮列車定位裝置的結(jié)構(gòu)框圖； 圖2為本發(fā)明提供