一种磁浮列车定位测速测高的方法技术

本发明专利技术提供了一种磁浮列车定位测速测高的方法。所述磁浮列车定位测速测高的方法包括定位测速测高装置，所述定位测速测高装置包括沿列车运行路线布置的规格均匀的三角尺、车载光电传感器组、电机控制板以及将所述车载光电传感器组的检测信号送入所述电机控制板的无线信号传送和接收装置，所述三角尺并列布置在轨道两侧，所述车载光电传感器设于列车的下部，包括光斑反射点状式的探头及放大器，所述定位测速测高装置基于游标卡尺提高精度的原理实现对列车定位测速测高。本发明专利技术适用于磁浮列车的定位测速，具有定位精度高、成本低的优点，定位精度可以达到毫米级别甚至更高，并能够视系统的精度要求进行方案设计。

【技术实现步骤摘要】
一种磁浮列车定位测速测高的方法
本专利技术涉及磁浮列车测速定位以及测量悬浮高度的系统
，特别涉及一种磁浮列车定位测速测高的方法。
技术介绍
磁浮列车作为一种大容量客运方式，具有噪声低、振动小、无磨损、爬坡转弯能力强、运营维护费用低等特点。近年来，随着北京S1磁浮示范线和长沙磁浮快线的商业运营，磁浮交通呈现出快速发展的势头。磁浮列车利用电磁悬浮技术实现车辆的悬浮导向，利用直线感应电机或者直线同步电机实现牵引和制动。常导式磁浮列车的稳定悬浮高度一般在8-10mm之间，需要悬浮高度测量系统实时检测悬浮高度，以根据线路状况实时调整悬浮导向力实现车体稳定悬浮；定位测速作为磁浮列车牵引、制动和运行控制的重要组成部分，用于实时检测列车的运行速度、所处位置和运行方向。由于磁浮列车的非接触运行方式，传统轮轨式列车通过测速感应器测量车轮转动齿槽数目的方式不再适用；目前常用的方法有轨枕计数法、齿槽计数法和交叉感应回线法，以及无传感器方法。然而轨枕计数法需要轨枕是金属材质，且存在定位精度不高的问题；齿槽计数法也局限于定子侧为齿槽结构的铁芯式电机才能适用；交叉回线法可以满足不同电机环境下的定位测速，并且具有精度高的特点，但是该系统需要在车下安装交流探测线圈会占用较大部分空间，也局限了在某些情况下的使用。
技术实现思路
本专利技术提供了一种磁浮列车定位测速测高的方法，其目的是为了解决
技术介绍
中定位精度不高，或占用较大部分空间、成本高的问题。为了达到上述目的，本专利技术的实施例提供的一种磁浮列车定位测速测高的方法，包括定位测速测高装置，所述定位测速测高装置包括沿列车运行路线布置的规格均匀的三角尺、车载光电传感器组、电机控制板以及将所述车载光电传感器组的检测信号送入所述电机控制板的无线信号传送和接收装置，所述三角尺并列布置在轨道两侧，所述车载光电传感器设于列车的下部，随列车运行，包括光斑反射点状式的探头及放大器，所述探头对所述三角尺进行扫描并输出电压信号，电压信号经所述放大器转换成脉冲信号，脉冲信号通过所述无线信号传送和接收装置送入所述电机控制板，所述定位测速测高装置基于游标卡尺提高精度的原理实现对列车定位测速测高。优选地，所述三角尺为耐受实际工程中天气影响、且具有使用寿命长、成本低的胶带样式的黑色三角尺。优选地，所述无线信号传送和接收装置为抗干扰式无线装置。优选地，所述对列车定位测速测高的方法具体包括如下步骤：步骤S1、对多探头及三角尺周期位置关系建模，设计合适的三角尺底边以及探头的位置和数量，获得定位精度公式及悬浮高度测量公式；步骤S2、确立模型与车载光电传感器组的编码的关系，确定第一个探头在三角尺周期内的位置；步骤S3、通过模拟，从精度、传感器数量和高度变化多角度进行验证，并获取辨识度高的模型参数；步骤S4、应用定位测速测高装置及模型参数到悬浮列车，实现对磁浮列车的实时测速测高。优选地，所述步骤S1具体为：多个三角尺在列车行驶方向并列设置，多个探头对应并列设置，其中，a为三角尺的底边长度，a1为探头周期长度，a1＜a，b是三角尺的高，h是探头所处的高度，b<h,l1是探头对应高电平的长度,L为a1和a的最小公倍数，也为一个定位精度的长度区间，n为三角尺的个数，n1为传感器的个数，n1＝n+1；结合游标卡尺提高精度原理，可以得到“三角尺+多探头”组合的精度公式为：对定位精度公式进行简化可以得到精度：u＝a/n1，悬浮高度测量公式为：h＝(b×l1)/a。优选地，所述步骤S2具体为：多组探头实现三角尺周期内的定位，根据车载光电传感器组的编码确定三角尺周期内的位置，具体包括如下步骤：步骤S21、以第一个探头进行三角尺周期的计数；当第一个探头随着列车在三角尺周期探头移动路线移动时，在一个定位精度的长度区间内的多个探头在移动过程中在三角尺周期内向外输出的多个电压信号，通过放大器转换成脉冲信号，对应输出一组0/1组合编码；步骤S22、对输出编码方波处理，根据游标卡尺原理实现第一个探头在三角尺周期内的位置的确定，实现高精度的定位。优选地，所述步骤S21中，可用高低电平模型表示是否感应到三角尺，以分析编码和高度以及三角尺内位置关系，具体为：高电平表示光电传感器经过三角尺部分输出高电平，用l1表示，l1的长度变化即探头高度发生变化；此时，探头感应到三角尺，则输出1或0；低电平表示光电传感器经过三角尺间的空白部分输出低电平，a表示三角尺底边的长度，即一个三角尺周期长，a1表示传感器之间的间隔，也即探头周期长度，u表示设计的精度；此时，探头未感应到三角尺，则对应输出0或1。采用本专利技术能达到的技术效果有：提供的磁浮列车定位测速与测量悬浮高于一体的系统，实现无论是感应式电机还是同步式电机的磁浮列车的精确定位和测速；实现对现有测量悬浮高速系统的替代或者冗余。本专利技术可以不受电机有无齿槽特性限制，且占用空间小，在磁浮列车上具有普遍适用性；并且从施工成本和维护成本上也具有优势。附图说明图1为本专利技术的一种磁浮列车定位测速测高的方法的三角尺和车载光电传感器组的关系示意图；图2为本专利技术的一种磁浮列车定位测速测高的方法的探头布置和三角尺规格的关系示意图；图3为本专利技术的一种磁浮列车定位测速测高的方法的多个车载光电传感器进行定位的输出信号概念图；图4为本专利技术的一种磁浮列车定位测速测高的方法的设计精度为u＝a/n1＝8/2＝4时探头组与三角尺结构尺寸示意图；图5为本专利技术的一种磁浮列车定位测速测高的方法的设计精度为u＝a/n1＝6/3＝2时探头组与三角尺结构尺寸示意图；图6为本专利技术的一种磁浮列车定位测速测高的方法的设计精度为u＝a/n1＝16/4＝4时探头组与三角尺结构尺寸示意图；。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。本专利技术针对现有的问题，提供了一种磁浮列车定位测速测高的方法，包括定位测速测高装置，所述定位测速测高装置包括沿列车运行路线布置的规格均匀的三角尺、车载光电传感器组、电机控制板以及将所述车载光电传感器组的检测信号送入所述电机控制板的无线信号传送和接收装置，所述三角尺并列布置在轨道两侧，所述车载光电传感器设于列车的下部，随列车运行，包括光斑反射点状式的探头及放大器，所述探头对所述三角尺进行扫描并输出电压信号，电压信号经所述放大器转换成脉冲信号，脉冲信号通过所述无线信号传送和接收装置送入所述电机控制板，所述定位测速测高装置基于游标卡尺提高精度的原理实现对列车定位测速测高。三角尺和车载光电传感器组的关系示意图如图1所示。所述三角尺为耐受实际工程中天气影响、且具有使用寿命长、成本低的胶带样式的黑色三角尺。胶带样式的三角尺，贴于轨道两侧。所述无线信号传送和接收装置为抗干扰式无线装置。光电传感器的响应速度要足够快，光斑要反射式的点状探头，以从处理速度上满足定位的精度要求且避免不同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁浮列车定位测速测高的方法，其特征在于，包括定位测速测高装置，所述定位测速测高装置包括沿列车运行路线布置的规格均匀的三角尺、车载光电传感器组、电机控制板以及将所述车载光电传感器组的检测信号送入所述电机控制板的无线信号传送和接收装置，所述三角尺并列布置在轨道两侧，所述车载光电传感器设于列车的下部，随列车运行，包括光斑反射点状式的探头及放大器，所述探头对所述三角尺进行扫描并输出电压信号，电压信号经所述放大器转换成脉冲信号，脉冲信号通过所述无线信号传送和接收装置送入所述电机控制板，所述定位测速测高装置基于游标卡尺提高精度的原理实现对列车定位测速测高。/n

【技术特征摘要】
1.一种磁浮列车定位测速测高的方法，其特征在于，包括定位测速测高装置，所述定位测速测高装置包括沿列车运行路线布置的规格均匀的三角尺、车载光电传感器组、电机控制板以及将所述车载光电传感器组的检测信号送入所述电机控制板的无线信号传送和接收装置，所述三角尺并列布置在轨道两侧，所述车载光电传感器设于列车的下部，随列车运行，包括光斑反射点状式的探头及放大器，所述探头对所述三角尺进行扫描并输出电压信号，电压信号经所述放大器转换成脉冲信号，脉冲信号通过所述无线信号传送和接收装置送入所述电机控制板，所述定位测速测高装置基于游标卡尺提高精度的原理实现对列车定位测速测高。


2.根据权利要求1所述的一种磁浮列车定位测速测高的方法，其特征在于，所述三角尺为耐受实际工程中天气影响、且具有使用寿命长、成本低的胶带样式的黑色三角尺。


3.根据权利要求1所述的一种磁浮列车定位测速测高的方法，其特征在于，所述无线信号传送和接收装置为抗干扰式无线装置。


4.根据权利要求1所述的一种磁浮列车定位测速测高的方法，其特征在于，所述对列车定位测速测高的方法具体包括如下步骤：
步骤S1、对多探头及三角尺周期位置关系建模，设计合适的三角尺底边以及探头的位置和数量，获得定位精度公式及悬浮高度测量公式；
步骤S2、确立模型与车载光电传感器组的编码的关系，确定第一个探头在三角尺周期内的位置；
步骤S3、通过模拟，从精度、传感器数量和高度变化多角度进行验证，并获取辨识度高的模型参数；
步骤S4、应用定位测速测高装置及模型参数到悬浮列车，实现对磁浮列车的实时测速测高。


5.根据权利要求1所述的一种磁浮列车定位测速测高的方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：
多个三角尺在列车行驶方向并列设置，多个探...

【专利技术属性】
技术研发人员：李杰，金玉鑫，谭亦秋，周丹峰，余佩倡，陈强，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43