本發(fā)明涉及軌道交通技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及磁懸浮列車及軌道的控制系統(tǒng)，尤其是用于直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的軌道與列車之間的控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前已經(jīng)投入商業(yè)運(yùn)營的電磁懸浮列車典型的有德國的EMS電磁懸浮系統(tǒng)和日本的EDS超導(dǎo)電動(dòng)懸浮列車，都是采用同步直線電機(jī)牽引驅(qū)動(dòng)技術(shù)，控制列車行駛的同步直線電機(jī)的控制系統(tǒng)較復(fù)雜，存在的明顯問題是在同一驅(qū)動(dòng)區(qū)間段的兩輛列車只能由同一個(gè)控制系統(tǒng)控制，不可能讓兩輛即將相撞的列車向相反方向避讓行駛，因此對于不同速度的兩列列車相對行駛到同一驅(qū)動(dòng)區(qū)間段時(shí)難以避免兩車相撞事故?？刂屏熊嚨男旭偟膭?dòng)力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)都在軌道上，列車和軌道上需要采集列車與軌道之間相對位移的傳感器，也需要一套非常復(fù)雜的算法和計(jì)算設(shè)備，甚至需要遙控技術(shù)來傳遞列車與軌道上的控制系統(tǒng)之間的通訊信號，使得控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，而且控制環(huán)節(jié)過多而顯得可靠性脆弱，復(fù)雜的控制系統(tǒng)制約著磁懸浮列車的發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在克服上述技術(shù)中存在的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、成本低的磁懸浮列車的控制技術(shù)。

技術(shù)方案

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種磁懸浮列車的隨車控制系統(tǒng)1，其特征是：軌道上固定設(shè)置驅(qū)動(dòng)線圈8，驅(qū)動(dòng)線圈8的兩端都連接有兩路固態(tài)繼電器3或晶閘管3與軌道兩側(cè)的主導(dǎo)線電連接，軌道上設(shè)置霍爾傳感器接近開關(guān)4，霍爾傳感器接近開關(guān)4的輸出端與所述的固態(tài)繼電器3或晶閘管3的控制端電連接，列車底部與霍爾傳感器接近開關(guān)4對應(yīng)位置設(shè)置隨車永久磁鐵2或車控電磁線圈13作為隨車控制系統(tǒng)，列車上通過控制隨車永久磁鐵2或車控電磁線圈13接近霍爾傳感器接近開關(guān)4的磁場方向直接無接觸控制驅(qū)動(dòng)線圈8的接通或斷開和電流方向。

所述的霍爾傳感器接近開關(guān)4沿行車方向設(shè)置1排或2排及2排以上。

所述的隨車控制系統(tǒng)1由1排或2排及2排以上的隨車永久磁鐵2或車控電磁線圈13組成。

所述的霍爾傳感器接近開關(guān)4為極性霍爾傳感器接近開關(guān)4，即對磁鐵的N極和S極都可以感應(yīng)反饋，對外輸出至少兩路控制信號。

所述的霍爾傳感器接近開關(guān)4為其他非接觸傳感器開關(guān)，包括電容式接近開關(guān)、電感式接近開關(guān)、舌簧管接近開關(guān)。

所述的霍爾傳感器接近開關(guān)4為線性的，即霍爾傳感器接近開關(guān)4對磁場的N極和S極的強(qiáng)弱也可以反饋，輸出不同的電壓或電流信號，并通過控制電路控制軌道上驅(qū)動(dòng)線圈8通電后的磁場強(qiáng)弱。

所述的隨車永久磁鐵2的對外磁極通過滑移機(jī)構(gòu)變換接近霍爾傳感器接近開關(guān)4處磁場的方向。

所述的隨車永久磁鐵2的對外磁極通過翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)變換接近霍爾傳感器接近開關(guān)4處磁場的方向。

所述的車控電磁線圈13由可編程控制器來控制車控電磁線圈13的接通或斷開及對外磁場的方向。

所述的驅(qū)動(dòng)線圈8可以是有鐵芯線圈或無鐵芯線圈。

有益效果

本發(fā)明的有益效果是：

1、結(jié)構(gòu)簡單。隨車控制系統(tǒng)安裝在列車上，而且隨車永久磁鐵或車控線圈與列車底部的牽引磁鐵的相對位置是可以隨意控制并保持相對固定的，省去了采集列車與軌道之間相對位移的傳感器，也不再需要遙控技術(shù)來傳遞列車與軌道上的控制系統(tǒng)之間的通訊信號，省去了復(fù)雜的計(jì)算方法和計(jì)算設(shè)備，結(jié)構(gòu)大大簡化，造價(jià)降低。

2、沿線不需要控制分電站。德國高速電磁懸浮列車的同步直線電機(jī)控制技術(shù)需要每隔一百多米設(shè)置一個(gè)控制分電站，沿途要設(shè)置大量的控制分電站。日本的超導(dǎo)電動(dòng)磁懸浮列車的同步直線電機(jī)控制技術(shù)需要每隔四百多米設(shè)置一個(gè)控制分電站，雖然數(shù)量減少，但仍需要大量的控制開關(guān)和遙控技術(shù)來傳遞列車與軌道上的控制系統(tǒng)之間的通訊信號。本發(fā)明的控制系統(tǒng)安裝在列車上，不需要沿途設(shè)置控制分電站，直接在列車上發(fā)出控制信號，直接控制軌道上的驅(qū)動(dòng)線圈工作，驅(qū)動(dòng)列車行駛。

3、可靠性高。由于結(jié)構(gòu)大大簡化，也省去了復(fù)雜的中間傳遞控制環(huán)節(jié)，因而可靠性大大提高。

4、更適合高速控制。由于控制系統(tǒng)是在列車上直接控制軌道上的霍爾傳感器接近開關(guān)來控制驅(qū)動(dòng)線圈的工作，不需要采集列車與軌道之間相對位置的傳感器，也不需要遙控技術(shù)來傳遞列車與軌道上的控制系統(tǒng)之間的通訊信號，省去了中間傳遞環(huán)節(jié)和復(fù)雜的計(jì)算時(shí)間，可以用最短時(shí)間進(jìn)行即時(shí)控制，本發(fā)明的隨車控制系統(tǒng)不僅適合中低速列車的控制，更適合時(shí)速500公里到3000公里的超高速列車的控制。

5、操控自如。即使在同一區(qū)間段的軌道上的列車，可以和目前的常規(guī)輪軌高鐵一樣可以隨意控制列車的速度和行駛方向，也可以相互避讓行駛，還可以相互靠近連掛成一列列車，行車中出現(xiàn)任何問題都可以自行控制解決。

6、實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制。列車上的控制系統(tǒng)采用永久磁鐵做控制元件，控制指令發(fā)出后，永久磁鐵可以保持不耗電的狀態(tài)控制驅(qū)動(dòng)線圈工作，節(jié)約控制能源。軌道上的主導(dǎo)線的通電方向始終保持不變，只改變驅(qū)動(dòng)線圈的電流方向，減少了主導(dǎo)線電流換向的反復(fù)沖擊，比目前的采用軌道上分電站來控制每條主導(dǎo)線的可變交流電流的方向要更加節(jié)能，并延長電器元件的使用壽命。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明的單排隨車控制系統(tǒng)單元的工作原理示意圖。

圖2是本發(fā)明的單排隨車控制系統(tǒng)實(shí)施例的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明的單排隨車控制系統(tǒng)實(shí)施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明的雙排隨車控制系統(tǒng)單元的工作原理示意圖。

圖5是本發(fā)明的雙排隨車控制系統(tǒng)實(shí)施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本發(fā)明的隨車控制系統(tǒng)的滑移機(jī)構(gòu)的仰視圖。

圖中1-隨車控制系統(tǒng)，2-隨車永久磁鐵，3-晶閘管或固態(tài)繼電器，4-霍爾傳感器接近開關(guān)，5-線路導(dǎo)線，6-列車的牽引永久磁鐵，7-鐵芯，8-驅(qū)動(dòng)線圈，9-主導(dǎo)線，10-軌枕，11-絕緣盒，12-路基或箱梁，13-車控電磁線圈，14-車控基座，15-列車，16-列車彎臂，17-懸浮板，18-滑移機(jī)構(gòu)及滑道，19-鋼軌。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)介紹。

如圖1所示，公開了本發(fā)明的隨車控制系統(tǒng)1的工作原理，軌道兩側(cè)設(shè)置有主導(dǎo)線9，一側(cè)主導(dǎo)線9為電源的正極，一側(cè)主導(dǎo)線為電源的負(fù)極。軌道上設(shè)置有固定的驅(qū)動(dòng)線圈8，驅(qū)動(dòng)線圈8的底部距離一定間隙設(shè)置牽引永久磁鐵6，牽引永久磁鐵6固定連接在列車的底部，固定驅(qū)動(dòng)線圈8與牽引永久磁鐵6構(gòu)成直線電機(jī)。每組驅(qū)動(dòng)線圈8由若干個(gè)子線圈構(gòu)成，相互串聯(lián)成一組驅(qū)動(dòng)線圈8，每組驅(qū)動(dòng)線圈8的兩端都連接有兩路固態(tài)繼電器3與軌道兩側(cè)的主導(dǎo)線9電連接，固態(tài)繼電器3也可是晶閘管3，軌道上設(shè)置一排霍爾傳感器接近開關(guān)4?；魻杺鞲衅鹘咏_關(guān)4是分極性的，即可以感應(yīng)磁鐵的N極和S極，分別有OUT1和OUT2輸出信號。在高速列車15底部的車控基座14與霍爾傳感器接近開關(guān)4對應(yīng)位置設(shè)置隨車永久磁鐵2，共同構(gòu)成隨車控制系統(tǒng)1。當(dāng)列車15底部的隨車永久磁鐵2的S極朝向霍爾傳感器接近開關(guān)4時(shí)，霍爾傳感器接近開關(guān)4上感應(yīng)S極的輸出端OUT1輸出控制信號，控制對 應(yīng)的一對固態(tài)繼電器3(圖1中A和C處)導(dǎo)通，軌道上的驅(qū)動(dòng)線圈8正向通電，傳遞給列車底部的牽引永久磁鐵6，產(chǎn)生需要的牽引力。列車移動(dòng)一段距離后，列車15底部的牽引永久磁鐵6在下一組驅(qū)動(dòng)線圈8的方向發(fā)生改變，列車底部的隨車永久磁鐵2的N極接近霍爾傳感器接近開關(guān)4，霍爾傳感器接近開關(guān)4上感應(yīng)N極的輸出端OUT2輸出控制信號，控制對應(yīng)的另一對固態(tài)繼電器3(圖1中B和D處)導(dǎo)通，軌道上的驅(qū)動(dòng)線圈8反向通電，傳遞給列車上的牽引永久磁鐵6同方向的牽引力。這樣如此循環(huán)往復(fù)，連續(xù)按需要的行車方向行駛。軌道上的驅(qū)動(dòng)線圈8由列車底部的隨車永久磁鐵2控制接通或斷開，實(shí)現(xiàn)列車15對軌道上驅(qū)動(dòng)線圈8的直接控制。只要控制列車底部的隨車永久磁鐵2的對外磁極的方向和通斷狀態(tài)的排列位置，就可以通過軌道上的霍爾傳感器接近開關(guān)3實(shí)現(xiàn)無接觸控制驅(qū)動(dòng)線圈8的牽引力的方向。

現(xiàn)結(jié)合附圖進(jìn)一步說明隨車控制系統(tǒng)在高速軌道交通中的典型應(yīng)用。

為便于觀看和理解本發(fā)明的隨車控制系統(tǒng)的工作原理，圖3省去了遮擋控制系統(tǒng)的列車車體、鋼軌和機(jī)械連接結(jié)構(gòu)。如圖2和圖3所示，路基12兩側(cè)由絕緣體固定設(shè)置有主導(dǎo)線9，一側(cè)主導(dǎo)線為電源的正極，一側(cè)主導(dǎo)線為電源的負(fù)極。軌道上設(shè)置有固定的驅(qū)動(dòng)線圈8，驅(qū)動(dòng)線圈8的底部距離一定間隙設(shè)置牽引永久磁鐵6，牽引永久磁鐵6固定連接在列車15底部的懸浮板17上，驅(qū)動(dòng)線圈8與底部距離一定間隙的牽引永久磁鐵6構(gòu)成永磁直線電機(jī)。每組驅(qū)動(dòng)線圈由若干個(gè)子線圈構(gòu)成，兩側(cè)軌道的驅(qū)動(dòng)線圈8可相互串聯(lián)成一組驅(qū)動(dòng)線圈8，每組驅(qū)動(dòng)線圈8的兩端都連接有兩路固態(tài)繼電器3，再與軌道路基12兩側(cè)的主導(dǎo)線9電連接。軌道中央設(shè)置一排霍爾傳感器接近開關(guān)4?；魻杺鞲衅鹘咏_關(guān)4是可以分辯磁場極性的，即可以感應(yīng)磁場的N極和S極，分別有OUT1和OUT2輸出信號。在高速列車15的底部與霍爾傳感器接近開關(guān)4對應(yīng)位置設(shè)置隨車永久磁鐵2，一起構(gòu)成隨車控制系統(tǒng)1。當(dāng)列車15底部的隨車永久磁鐵2的S極接近霍爾傳感器接近開關(guān)4時(shí)，霍爾傳感器接近開關(guān)4上感應(yīng)S極的輸出端OUT1輸出控制信號，控制對應(yīng)的一對固態(tài)繼電器3導(dǎo)通，軌道上的驅(qū)動(dòng)線圈8正向通電，傳遞給列車底部的牽引永久磁鐵6，產(chǎn)生行車方向的牽引力。列車移動(dòng)一段距離后，列車15底部的牽引永久磁鐵6在下一組驅(qū)動(dòng)線圈8的方向發(fā)生改變，列車15底部的隨車永久磁鐵2的N極接近霍爾傳感器接近開關(guān)4，霍爾傳感器接近開關(guān)4上感應(yīng)N極的輸出端OUT2輸出控制信號，控制對應(yīng)的另一對固態(tài)繼電器3導(dǎo)通，軌道上的驅(qū)動(dòng)線圈8反向通電，傳遞給列車底部的牽引永久磁鐵6同方向的牽引力。這樣如此循環(huán)往復(fù)，連續(xù)按需要的行車方向行駛。軌道上的驅(qū)動(dòng)線圈8由列車底部的隨車永久磁鐵2控制接通或斷開，實(shí)現(xiàn)列車15對軌道上驅(qū)動(dòng)線圈8的直接控制。只要控制列車底部的隨車永久磁鐵2的對外磁極的方向和通斷狀態(tài)的排列位置，就可以通過霍爾傳感器接近開關(guān)3實(shí)現(xiàn)無接觸控制驅(qū)動(dòng)線圈8的牽引力的方向，從而實(shí)現(xiàn)列車加速、減速，還可以實(shí)現(xiàn)列車的再生發(fā)電制動(dòng)。

由于隨車永久磁鐵2與列車上的牽引永久磁鐵6構(gòu)成的隨車控制系統(tǒng)的相對位置保持著 同步，按照永磁同步直線電機(jī)的控制方式牽引列車行駛。

如圖3所示，所述的隨車永久磁鐵2可以是車控電磁線圈13，車控電磁線圈13是帶有鐵芯的電磁線圈，安裝在列車底部的車控基座14上，與軌枕10上的霍爾傳感器接近開關(guān)4位置對應(yīng)。車控電磁線圈13可以由列車上的可編程控制器控制?？删幊炭刂破骺梢苑奖憧刂栖嚳仉姶啪€圈13的接通或斷開，還可以通過控制電路控制車控電磁線圈13通電后的對外磁場的NS磁場方向。霍爾傳感器接近開關(guān)4是極性霍爾開關(guān)，可以感應(yīng)車控電磁線圈13對外磁場的N極或S極，分別輸出兩路輸出控制信號，控制軌道上的固態(tài)繼電器3實(shí)現(xiàn)對軌道上的驅(qū)動(dòng)線圈8相對牽引永久磁鐵6的磁場的NS極性。只要控制車控電磁線圈13的對外磁場NS極性就可以控制軌道上驅(qū)動(dòng)線圈的對外磁場的NS極性，從而控制列車的牽引動(dòng)力及行車方向。

為更容易理解本發(fā)明的工作原理，本發(fā)明提供一種雙排控制系統(tǒng)的工作原理圖。

如圖4和圖5所示，在路基或箱梁12的頂部設(shè)置軌枕11，軌枕11兩側(cè)用緊固件固定設(shè)置鋼軌19，軌道上行駛列車15。軌道兩側(cè)設(shè)置有主導(dǎo)線9，一側(cè)主導(dǎo)線為電源的正極，一側(cè)主導(dǎo)線為電源的負(fù)極。軌道上固定設(shè)置驅(qū)動(dòng)線圈8，每組驅(qū)動(dòng)線圈由若干個(gè)子線圈構(gòu)成，相互串聯(lián)成一組驅(qū)動(dòng)線圈8，每組驅(qū)動(dòng)線圈8的一端連接有兩路晶閘管3與主導(dǎo)線的正極電連接，每組驅(qū)動(dòng)線圈8的另一端也連接有兩路晶閘管3與主導(dǎo)線的負(fù)極電連接。晶閘管3也可以是其他類型的可控硅。軌道上設(shè)置兩排霍爾傳感器接近開關(guān)4，對應(yīng)的隨車永久磁鐵2設(shè)置兩排。在高速列車15的底部設(shè)置隨車永久磁鐵2作為隨車控制系統(tǒng)，隨車永久磁鐵2與霍爾傳感器接近開關(guān)4位置對應(yīng)，霍爾傳感器接近開關(guān)4感應(yīng)到列車底部的隨車永久磁鐵2而接通對應(yīng)的晶閘管3，使相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)線圈8通電。當(dāng)列車15底部的隨車永久磁鐵2一側(cè)的磁極(如S極)接近霍爾傳感器接近開關(guān)4時(shí)，霍爾傳感器接近開關(guān)4上感應(yīng)S極的輸出端輸出控制信號，控制對應(yīng)的一對晶閘管3導(dǎo)通，軌道上的驅(qū)動(dòng)線圈8正向通電，傳遞給列車需要的牽引力。列車移動(dòng)一段距離后，列車15底部的牽引永久磁鐵6的位置發(fā)生改變，列車15底部另一側(cè)的隨車永久磁鐵2的磁極(如N極)接近霍爾傳感器接近開關(guān)4時(shí)，霍爾傳感器接近開關(guān)4上感應(yīng)N極的輸出端輸出控制信號，控制對應(yīng)的另一對晶閘管3導(dǎo)通，軌道上的驅(qū)動(dòng)線圈8反向通電，傳遞給列車需要的同向牽引力。這樣如此循環(huán)往復(fù)，連續(xù)按需要的行車方向行駛。軌道上的驅(qū)動(dòng)線圈8由列車底部的隨車永久磁鐵2感應(yīng)霍爾傳感器接近開關(guān)3控制接通或斷開，實(shí)現(xiàn)列車15對軌道上驅(qū)動(dòng)線圈8的直接控制。

軌道上設(shè)置兩排霍爾傳感器接近開關(guān)4時(shí)，霍爾傳感器接近開關(guān)4可以采用其他簡單的非接觸傳感器開關(guān)，例如包括電容式接近開關(guān)、電感式接近開關(guān)、舌簧管接近開關(guān)。

前面所述的霍爾傳感器接近開關(guān)4還可以采用線性霍爾傳感器接近開關(guān)4，即霍爾傳感器接近開關(guān)4對磁鐵的N極和S極的強(qiáng)弱也可以感應(yīng)反饋，輸出不同的電壓或電流信號，并 通過控制電路控制軌道上驅(qū)動(dòng)線圈8通電后的磁場強(qiáng)弱。

如圖6所示，所述的隨車永久磁鐵2的對外磁極通過滑移方式實(shí)現(xiàn)對應(yīng)霍爾傳感器接近開關(guān)4處磁極的方向的變換。在列車底部的車控基座14上設(shè)置滑道18，隨車永久磁鐵2可以沿滑道移動(dòng)，由滑移牽引機(jī)構(gòu)控制隨車永久磁鐵2的滑移。當(dāng)隨車永久磁鐵2的S極滑到接近霍爾傳感器接近開關(guān)4時(shí)，驅(qū)動(dòng)線圈8正向接通；當(dāng)隨車永久磁鐵2的N極滑到接近霍爾傳感器接近開關(guān)4時(shí)，驅(qū)動(dòng)線圈8反向接通；當(dāng)隨車永久磁鐵2的N極和S極都滑到遠(yuǎn)離霍爾傳感器接近開關(guān)4時(shí)，驅(qū)動(dòng)線圈8與主導(dǎo)線9斷開。

所述的隨車永久磁鐵2的對外磁極還可以通過翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對外變換磁極的方向。

所述的驅(qū)動(dòng)線圈8可以是內(nèi)部設(shè)置有鐵芯7。鐵芯7及驅(qū)動(dòng)線圈8的底部相距一定距離設(shè)置牽引永久磁鐵6，牽引永久磁鐵6固定在列車底部，鐵芯7及驅(qū)動(dòng)線圈8與底部相距一定磁力間隙的牽引永久磁鐵6構(gòu)成有鐵芯永磁直線電機(jī)，對外牽引力會(huì)更大。

對于牽引力不需要很大的場所，所述的驅(qū)動(dòng)線圈8也可以是無鐵芯線圈，與牽引永久磁鐵6構(gòu)成無鐵芯永磁直線電機(jī)。

所述的驅(qū)動(dòng)線圈8可以是環(huán)形線圈，也可以是蛇形線圈。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。