一种适用于中低速磁浮列车的悬浮冗余控制系统和方法技术方案

本发明专利技术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。本发明专利技术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。靠性和运营品质。靠性和运营品质。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于中低速磁浮列车的悬浮冗余控制系统和方法


[0001]本专利技术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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。

技术实现思路

[0006]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。
[0007]本专利技术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，本专利技术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。
[0008]在本专利技术的实施例中，所述悬浮控制器进一步包括与所述第一主控板连接的第一电源模块、与所述第二主控板连接的第二电源模块以及电源冗余模块，所述电源冗余模块分别与所述第一电源模块、所述第二电源模块和所述仲裁板连接，并且所述电源冗余模块配置为接收来自所述第一电源模块和所述第二电源模块的电源输出并根据所述电源输出判断所述第一电源模块和所述第二电源模块是否存在异常，并根据是否存在异常的判断结果选择所述第一电源模块和所述第二电源模块中的一个进行供电。
[0009]在本专利技术的实施例中，所述悬浮传感器包括悬浮数据采集模块和与所述悬浮数据采集模块连接的悬浮数据运算板，所述悬浮数据采集模块配置为测量悬浮电磁铁极板上平面与轨道下平面间隙和悬浮电磁铁垂向加速度，并且所述悬浮数据运算板配置为接收来自所述悬浮数据采集模块的测量结果并将所述测量结果发送至所述第一主控板和所述第二主控板，所述悬浮数据采集模块和所述悬浮数据采集模块均与所述电源冗余模块连接。
[0010]在本专利技术的实施例中，所述悬浮数据采集模块设置在所述悬浮电磁铁极板端部，并且所述悬浮数据运算板设置在所述悬浮控制器的箱体内；或者所述悬浮数据采集模块和所述悬浮数据运算板集成在一起并且设置在所述悬浮电磁铁极板端部。
[0011]在本专利技术的实施例中，所述仲裁板进一步配置为在所述第一主控板和所述第二主控板均不存在故障的情况下，默认选择所述第一主控板和所述第二主控板中的一个输出斩波信号。
[0012]在本专利技术的实施例中，所述仲裁板进一步配置为在所述第一主控板和所述第二主控板中的一个存在故障的情况下，选择所述第一主控板和所述第二主控板中的正常工作的主控板输出斩波信号，并且正常工作的主控板上报故障信息并且复位存在故障的主控板。
[0013]在本专利技术的实施例中，所述悬浮控制器进一步包括与所述仲裁板连接的驱动板以及与所述驱动板连接的斩波电路，所述斩波电路与所述悬浮电磁铁连接，所述仲裁板进一步配置为将所述斩波信号发送至所述驱动板，所述驱动板配置为根据所述斩波信号控制所述斩波电路，所述斩波电路配置为将所述悬浮电流输出至悬浮电磁铁，并且所述悬浮电磁铁配置为在获得所述悬浮电流后执行悬浮功能。
[0014]在本专利技术的实施例中，所述电源冗余模块进一步配置为根据是否存在异常的结果输出电源模块通断电平信号，其中，所述第一电源模块和所述第二电源模块均未存在异常时，所述电源模块通断电平信号为高电平、高电平；所述第一电源模块异常并且所述第二电源模块正常工作时，所述电源模块通断电平信号为低电平、高电平；并且所述第一电源模块正常工作并且所述第二电源模块存在异常时，所述电源模块通断电平信号为高电平、低电平。
[0015]在本专利技术的实施例中，所述电源冗余模块进一步配置为在所述第一电源模块和所述第二电源模块中的一个存在异常的情况下切断存在异常的电源模块并选择正常工作的
电源模块，并且上报电源故障信息。
[0016]在本专利技术的实施例中，在所述仲裁板存在故障的情况下，所述第一主控板和第二主控板保持所述仲裁板故障前斩波信号输出状态并且上报故障信息。
[0017]通过本专利技术，至少可以实现以下功能：仅对故障率高的悬浮控制器控制电路和电源模块进行冗余设计，减小系统增重的同时可准确定位故障源，降低车辆因悬浮系统故障导致的晚点故障率，提升中低速磁浮车辆可靠性和运营品质；悬浮传感器分离式设计，解决悬浮电磁铁温升导致的悬浮传感器故障。
[0018本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于中低速磁浮列车的悬浮冗余控制系统，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的悬浮冗余控制系统，其特征在于，所述悬浮控制器进一步包括与所述第一主控板连接的第一电源模块、与所述第二主控板连接的第二电源模块以及电源冗余模块，所述电源冗余模块分别与所述第一电源模块、所述第二电源模块和所述仲裁板连接，并且所述电源冗余模块配置为接收来自所述第一电源模块和所述第二电源模块的电源输出并根据所述电源输出判断所述第一电源模块和所述第二电源模块是否存在异常，并根据是否存在异常的判断结果选择所述第一电源模块和所述第二电源模块中的一个进行供电。3.根据权利要求2所述的悬浮冗余控制系统，其特征在于，所述悬浮传感器包括悬浮数据采集模块和与所述悬浮数据采集模块连接的悬浮数据运算板，所述悬浮数据采集模块配置为测量悬浮电磁铁极板上平面与轨道下平面间隙和悬浮电磁铁垂向加速度，并且所述悬浮数据运算板配置为接收来自所述悬浮数据采集模块的测量结果并将所述测量结果发送至所述第一主控板和所述第二主控板，所述悬浮数据采集模块和所述悬浮数据采集模块均与所述电源冗余模块连接。4.根据权利要求3所述的悬浮冗余控制系统，其特征在于，所述悬浮数据采集模块设置在所述悬浮电磁铁极板端部，并且所述悬浮数据运算板设置在所述悬浮控制器的箱体内；或者所述悬浮数据采集模块和所述悬浮数据运算板集成在一起并且设置在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈泽众，姜洲，赫荣臻，林浩，李铁，蔡和旭，
申请(专利权)人：中车大连机车车辆有限公司，
类型：发明
国别省市：