[发明专利]一种适用于中低速磁浮列车的悬浮冗余控制系统和方法

说明书

本发明涉及一种适用于中低速磁浮列车的悬浮冗余控制系统和方法，系统包含：悬浮控制器、悬浮电磁铁与悬浮传感器，其中悬浮控制器包括功能相同的第一、第二主控板及与第一和第二主控板连接的仲裁板，第一和第二主控板配置为基于来自悬浮传感器的数据计算悬浮电流并生成斩波信号，第一、第二主控板和仲裁板相互发送信号以判断它们中的一个或多个是否存在故障，并在仲裁板不存在故障的情况下，仲裁板配置为根据是否存在故障的判断结果选择第一和第二主控板中的一个输出斩波信号。悬浮控制器还具备电源冗余功能。控制方法可实现故障定位并执行解决措施。本发明可降低悬浮系统故障导致的车辆晚点故障率，提升中低速磁浮车辆可靠性和运营品质。

技术领域

本发明涉及一种适用于中低速磁浮列车的悬浮冗余控制系统和方法。

背景技术

中低速磁浮列车作为一种新型中等运量轨道交通车辆，具有高速低噪、安全抱轨设计、建设维护低成本、优异的小曲线通过能力及爬坡能力等优势，运行时车辆与轨道无接触，通过电磁吸力实现车辆悬浮及导向功能。悬浮系统作为车辆悬浮功能实现机构，由悬浮控制器、悬浮电磁铁与悬浮传感器组成，悬浮控制器根据悬浮传感器实时发送的间隙及垂向加速度信号改变输出电流，通过改变输出电流调节悬浮电磁铁与轨道间的电磁吸力保证车辆稳定悬浮。目前中低速悬浮系统没有进行冗余设计，任一悬浮控制器、悬浮电磁铁或悬浮传感器发生故障会导致对应位置丧失悬浮能力，垂向滑橇与轨道接触产生摩擦力，致使列车降速运行，造成晚点故障。

现有的例如三编组(-Mc+M+Mc-，Mc为端车，M为中车)五悬浮架中低速磁浮列车悬浮系统包括60个悬浮控制器、30个悬浮电磁铁与60个悬浮传感器，单个悬浮电磁铁由2个极板和4个磁极组成，悬浮控制器安装在车辆车架，悬浮电磁铁安装在悬浮架底部，悬浮传感器安装在悬浮电磁铁极板端部；2个悬浮控制器、1个悬浮电磁铁和2个悬浮传感器共同负责实现单悬浮架一侧悬浮功能，其中第一悬浮控制器和第一悬浮传感器控制第一磁极和第二磁极执行悬浮功能，为第一悬浮单元；第二悬浮控制器和第二悬浮传感器控制第三磁极和第四磁极执行悬浮功能，为第二悬浮单元，第一悬浮单元与第二悬浮单元独立控制。

在现有设计中，一方面，悬浮单元中任一悬浮控制器、悬浮电磁铁磁极或悬浮传感器发生故障，对应悬浮单元无法实现悬浮功能，悬浮架一侧损失1/2悬浮力，垂向滑橇与轨道接触产生摩擦力，列车降速运营，造成晚点故障，多个悬浮单元故障严重时会导致列车下线。另一方面，悬浮电磁铁在额定电流下持续工作最高温度会超过悬浮传感器最高工作温度，悬浮传感器内部间隙传感器和加速度传感器等数据采集模块设置感温电缆进行温度漂移补偿，数字电路板和模拟电路板等数据运算处理模块因悬浮电磁铁温升可能出现故障。

因此，考虑经济成本，并针对上述现有技术中存在的问题，需要对悬浮系统故障率高的部件进行冗余设计，保证悬浮系统单一部件故障时通过冗余备份依然可实现正常悬浮功能。

发明内容

本申请总结了实施例的各方面，并且不应当用于限制权利要求。根据在此描述的技术可设想到其他实施方式，这对于本领域技术人员来说在研究以下附图和具体实施方式后将是显而易见的，并且这些实施方式意图被包含在本申请的范围内。

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的上述缺点，提供一种适用于中低速磁浮列车的具备冗余功能的悬浮控制系统及控制方案。具体地，本发明提供一种适用于中低速磁浮列车的悬浮冗余控制系统，其包含：悬浮控制器，分别与所述悬浮控制器连接的悬浮传感器和悬浮电磁铁，其中：所述悬浮控制器包括功能相同的第一主控板、第二主控板以及与所述第一主控板和所述第二主控板连接的仲裁板，所述第一主控板和第二主控板配置为基于来自所述悬浮传感器的数据计算悬浮电流并且生成斩波信号，所述第一主控板、第二主控板和所述仲裁板相互发送信号以判断所述第一主控板、第二主控板和所述仲裁板中的一个或多个是否存在故障，并且在所述仲裁板不存在故障的情况下，所述仲裁板配置为根据是否存在故障的判断结果选择所述第一主控板和第二主控板中的一个输出斩波信号。