一種磁浮列車(chē)定位測(cè)速系統(tǒng)及方法、磁浮列車(chē)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種磁浮列車(chē)定位測(cè)速系統(tǒng)及方法、磁浮列車(chē)。該磁浮列車(chē)定位測(cè)速系統(tǒng)包括車(chē)載線圈、感應(yīng)環(huán)線和地面控制單元；車(chē)載線圈安裝于磁浮列車(chē)的本體上，感應(yīng)環(huán)線與磁浮列車(chē)同步直線電機(jī)牽引繞組一起鋪設(shè)于軌道上，感應(yīng)環(huán)線的繞制方式與磁浮列車(chē)同步直線電機(jī)牽引繞組的繞制方式相同；所述車(chē)載線圈通進(jìn)高頻交變電流時(shí)，在車(chē)載線圈四周形成交變磁場(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)所述車(chē)載天線沿感應(yīng)環(huán)線移動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)電壓信號(hào)；所述地面控制單元，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(chē)的位置和速度信息。簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了磁浮列車(chē)定位測(cè)速系統(tǒng)的精度和可靠性，簡(jiǎn)便快捷的檢測(cè)磁浮列車(chē)的位置和速度信息。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及磁浮列車(chē)領(lǐng)域，尤其涉及一種磁浮列車(chē)定位測(cè)速系統(tǒng)和方法。本專利技術(shù)還涉及具有所述磁浮列車(chē)定位測(cè)速系統(tǒng)的磁浮列車(chē)。
技術(shù)介紹
磁浮列車(chē)是一種新型交通工具，依靠電磁力實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的懸浮、導(dǎo)向和牽引，運(yùn)行時(shí)車(chē)輛和軌道之間沒(méi)有機(jī)械接觸，具有低噪聲、無(wú)磨損、易維護(hù)以及環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的發(fā)展前景。日本中低速磁浮列車(chē)系統(tǒng)采用內(nèi)含感應(yīng)環(huán)線的扁平模式帶來(lái)進(jìn)行車(chē)地通信和測(cè)速定位。這套系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，是針對(duì)中低速磁浮列車(chē)的需求研制的專用設(shè)備。在扁平模式帶內(nèi)內(nèi)嵌有兩組環(huán)線，其中一組為每隔30cm交叉一次的交叉感應(yīng)環(huán)線，另一組為兩條平行電纜線。交叉感應(yīng)環(huán)線用于測(cè)速定位，通過(guò)車(chē)載的3個(gè)接收天線接收地面感應(yīng)線圈內(nèi)的信號(hào)，再將接收到的3組信號(hào)進(jìn)行組合，產(chǎn)生精度為10cm 的位置脈沖，通過(guò)測(cè)得脈沖的頻率即可計(jì)算出列車(chē)速度。德國(guó)高速磁浮列車(chē)采用長(zhǎng)定子同步直線電機(jī)實(shí)現(xiàn)牽引，因此地面列車(chē)控制系統(tǒng)必須測(cè)得磁浮列車(chē)的精確相角位置信息。這一信息在列車(chē)行駛速度高于20km/h時(shí)可由電機(jī)反電勢(shì)測(cè)得，而當(dāng)列車(chē)速度小于20km/h時(shí)則必須由相對(duì)定位傳感器和絕對(duì)定位傳感器測(cè)量。其中，相對(duì)定位傳感器是通過(guò)檢測(cè)傳感器內(nèi)線圈經(jīng)過(guò)長(zhǎng)定子齒槽時(shí)電感量的周期性變化而實(shí)現(xiàn)的。絕對(duì)定位傳感器用來(lái)消除相對(duì)定位傳感器的累積誤差。在軌道上，每隔200m設(shè)置一組標(biāo)識(shí)板，車(chē)載的絕對(duì)定位傳感器通過(guò)讀取標(biāo)識(shí)板上的，二進(jìn)制信息碼來(lái)確定磁浮列車(chē)的絕對(duì)位置。但是，這兩種定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜從而極大地降低了系統(tǒng)的可靠性。因此，如何提高磁浮列車(chē)定位測(cè)速系統(tǒng)的精度和可靠性，簡(jiǎn)便快捷的檢測(cè)磁浮列車(chē)的位置信息和速度信息，以滿足工程需要成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)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，提供一種磁浮列車(chē)定位測(cè)速系統(tǒng)及方法，提高磁浮列車(chē)定位測(cè)速系統(tǒng)的精度和可靠性，簡(jiǎn)便快捷的檢測(cè)磁浮列車(chē)的位置信息和速度信息，以滿足工程需要，為磁浮列車(chē)控制系統(tǒng)提供基礎(chǔ)。本專利技術(shù)進(jìn)一步要解決的技術(shù)問(wèn)題是，在提供上述磁浮列車(chē)定位測(cè)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，還提供一種包括上述磁浮列車(chē)定位測(cè)速系統(tǒng)的磁浮列車(chē)。本專利技術(shù)解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是：本專利技術(shù)的磁浮列車(chē)定位測(cè)速系統(tǒng)，包括車(chē)載線圈、感應(yīng)環(huán)線和地面控制單元；所述車(chē)載線圈安裝于磁浮列車(chē)的本體上，所述感應(yīng)環(huán)線與磁浮列車(chē)同步直線電機(jī)牽引繞組一起鋪設(shè)于軌道上，感應(yīng)環(huán)線的繞制方式與磁浮列車(chē)同步直線電機(jī)牽引繞組的繞制方式相同；所述車(chē)載線圈通進(jìn)高頻交變電流時(shí)，在車(chē)載線圈四周形成交變磁場(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)所述車(chē)載天線沿感應(yīng)環(huán)線移動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)電壓信號(hào)；所述地面控制單元，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(chē)的位置和速度信息。優(yōu)選的，所述車(chē)載線圈安裝于磁浮列車(chē)本體的轉(zhuǎn)向架上，所述感應(yīng)環(huán)線與磁浮列車(chē)同步直線電機(jī)牽引繞組一起鋪設(shè)于軌道的齒槽內(nèi)，且感應(yīng)環(huán)線位于磁浮列車(chē)同步直線電機(jī)牽引繞組下方。優(yōu)選的，所述感應(yīng)環(huán)線為三根，三根感應(yīng)環(huán)線的始端為三個(gè)端口，尾端采用星型連接方式。優(yōu)選的，所述感應(yīng)環(huán)型任意兩根感應(yīng)環(huán)線在軌道上繞制時(shí)形成交叉環(huán)，等效為導(dǎo)電閉合回路。優(yōu)選的，所述車(chē)載線圈串聯(lián)電容，形成諧振電路。優(yōu)選的，所述車(chē)載線圈為八字形平面線圈。優(yōu)選的，還包括驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路與車(chē)載線圈連接，用于高頻交變電流信號(hào)的發(fā)生和功率放大。優(yōu)選的，所述地面控制單元包括信號(hào)放大單元、信號(hào)濾波單元、信號(hào)檢波單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元和信號(hào)處理單元，其中：信號(hào)放大單元，用于將所述感應(yīng)環(huán)線發(fā)送的感應(yīng)電壓信號(hào)放大；信號(hào)濾波單元，用于將信號(hào)放大單元輸出的信號(hào)進(jìn)行濾波；信號(hào)檢波單元，用于檢測(cè)出信號(hào)濾布單元輸出的信號(hào)中的低頻分量，得到低頻信號(hào)波形并發(fā)送給模數(shù)轉(zhuǎn)換單元；模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，用于將低頻信號(hào)波形轉(zhuǎn)化為數(shù)字量信號(hào)并發(fā)送給信號(hào)處理單元；信號(hào)處理單元，用于通過(guò)數(shù)字量信號(hào)獲得磁浮列車(chē)的位置和速度信息。本專利技術(shù)還提供一種磁浮列車(chē)定位測(cè)速方法，所述方法包括以下步驟：步驟1：車(chē)載線圈通進(jìn)高頻交變電流時(shí)，在車(chē)載線圈四周形成交變磁場(chǎng)，用于交變磁場(chǎng)的激勵(lì)源，所述車(chē)載線圈安裝于磁浮列車(chē)的本體上；步驟2：所述車(chē)載天線沿感應(yīng)環(huán)線移動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)電壓信號(hào)，所述感應(yīng)環(huán)線與磁浮列車(chē)同步直線電機(jī)牽引繞組一起鋪設(shè)于軌道上，感應(yīng)環(huán)線的繞制方式與磁浮列車(chē)同步直線電機(jī)牽引繞組的繞制方式相同；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(chē)的位置和速度信息。本專利技術(shù)提供的磁浮列車(chē)定位測(cè)速系統(tǒng)和方法，無(wú)需額外的通訊設(shè)備，即可傳送位置和速度信息傳輸，從而簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減少設(shè)備冗余，并且提高了磁浮列車(chē)定位測(cè)速系統(tǒng)的精度和可靠性，簡(jiǎn)便快捷的檢測(cè)磁浮列車(chē)的位置信息和速度信息。三根感應(yīng)環(huán)線共可選擇兩組環(huán)線組成交叉環(huán)，通過(guò)兩個(gè)交叉環(huán)產(chǎn)生兩個(gè)電壓波形的邏輯運(yùn)算，不僅可以提高車(chē)體的定位精度，而且還可以消除車(chē)體上下震動(dòng)對(duì)定位所產(chǎn)生的影響。并可精確判斷車(chē)輛位置信息、運(yùn)行方向和運(yùn)行速度。本專利技術(shù)進(jìn)一步解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是，在提供所述磁浮列車(chē)定位測(cè)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，本專利技術(shù)還提供一種包括所述磁浮列車(chē)定位測(cè)速系統(tǒng)的磁浮列車(chē)。上述工程機(jī)械顯然具有前述磁浮列車(chē)定位測(cè)速系統(tǒng)的全部有益效果，在此不再贅述。附圖說(shuō)明圖1為本專利技術(shù)提供的一種磁浮列車(chē)定位測(cè)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本專利技術(shù)實(shí)施方式所提供的同步直線電機(jī)繞組結(jié)構(gòu)圖；圖3為本專利技術(shù)提供的車(chē)載線圈與感應(yīng)環(huán)線相對(duì)位置示意圖；圖4為本專利技術(shù)提供的選取不同組感應(yīng)環(huán)線形成交叉環(huán)的示意圖；圖5為本專利技術(shù)提供的一種磁浮列車(chē)定位測(cè)速系統(tǒng)的交叉感應(yīng)環(huán)線等效模型示意圖；圖6為本專利技術(shù)提供的車(chē)載線圈位于感應(yīng)環(huán)線不同位置時(shí)對(duì)交叉環(huán)的磁場(chǎng)影響示意圖；圖7為本專利技術(shù)提供的感應(yīng)環(huán)線產(chǎn)生的感應(yīng)電壓幅值變化曲線圖；圖8為本專利技術(shù)提供的車(chē)載線圈諧振電路圖；圖9為本專利技術(shù)提供的車(chē)載線圈結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為本專利技術(shù)提供的驅(qū)動(dòng)單元中的驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生單元電路圖；圖11為本專利技術(shù)提供的驅(qū)動(dòng)單元中的驅(qū)動(dòng)信號(hào)放大單元電路圖；圖12為本專利技術(shù)提供的一種地面控制單元的結(jié)構(gòu)框圖；圖13本專利技術(shù)提供的一種地面控制單元產(chǎn)生的包絡(luò)信號(hào)、包絡(luò)信號(hào)微分及方波信號(hào)；圖14為本專利技術(shù)提供的信號(hào)放大單元電路圖；圖15為本專利技術(shù)提供的信號(hào)濾波單元電路圖；圖16本專利技術(shù)提供的一種磁浮列車(chē)定位方法的流程圖。具體實(shí)施方式為了使本
的人員更好地理解本專利技術(shù)的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。參見(jiàn)圖1-3，圖1為本專利技術(shù)提供的第一種磁浮列車(chē)定位測(cè)速系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本專利技術(shù)實(shí)施方式所提供的同步直線電機(jī)繞組結(jié)構(gòu)圖；圖3為本專利技術(shù)提供的車(chē)載線圈與感應(yīng)環(huán)線相對(duì)位置示意圖。本實(shí)施例包括車(chē)載線圈1、感應(yīng)環(huán)線2和地面控制單元3；所述車(chē)載線圈1安裝于磁浮列車(chē)的本體上，所述感應(yīng)環(huán)線2與磁浮列車(chē)同步直線電機(jī)牽引繞組一起鋪設(shè)于軌道上，感應(yīng)環(huán)線2的繞制方式與磁浮列車(chē)同步直線電機(jī)牽引繞組的繞制方式相同；其中，所述車(chē)載線圈1通進(jìn)高頻交變電流時(shí)，在車(chē)載線圈1四周形成交變磁場(chǎng)，用于交變磁場(chǎng)的激勵(lì)源；所述感應(yīng)環(huán)線2，用于當(dāng)所述車(chē)載天線1沿感應(yīng)環(huán)線2移動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)電壓信號(hào)；所述地面控制單元3，用于根據(jù)所述感應(yīng)環(huán)線2發(fā)送的感應(yīng)電壓信號(hào)，獲得磁浮列車(chē)的位置和速度信息。長(zhǎng)定子同步牽引磁浮列車(chē)用三相同步直線電機(jī)進(jìn)行列車(chē)的牽引，直線電機(jī)的次級(jí)安裝在懸浮模塊上，初級(jí)固定于軌道6上，初級(jí)線圈即磁本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種磁浮列車(chē)定位測(cè)速系統(tǒng)，其特征在于，包括車(chē)載線圈、感應(yīng)環(huán)線和地面控制單元；所述車(chē)載線圈安裝于磁浮列車(chē)的本體上，所述感應(yīng)環(huán)線與磁浮列車(chē)同步直線電機(jī)牽引繞組一起鋪設(shè)于軌道上，感應(yīng)環(huán)線的繞制方式與磁浮列車(chē)同步直線電機(jī)牽引繞組的繞制方式相同；所述車(chē)載線圈通進(jìn)高頻交變電流時(shí)，在車(chē)載線圈四周形成交變磁場(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)所述車(chē)載天線沿感應(yīng)環(huán)線移動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)電壓信號(hào)；所述地面控制單元，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(chē)的位置和速度信息。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種磁浮列車(chē)定位測(cè)速系統(tǒng)，其特征在于，包括車(chē)載線圈、感應(yīng)環(huán)線和地面控制單元；所述車(chē)載線圈安裝于磁浮列車(chē)的本體上，所述感應(yīng)環(huán)線與磁浮列車(chē)同步直線電機(jī)牽引繞組一起鋪設(shè)于軌道上，感應(yīng)環(huán)線的繞制方式與磁浮列車(chē)同步直線電機(jī)牽引繞組的繞制方式相同；所述車(chē)載線圈通進(jìn)高頻交變電流時(shí)，在車(chē)載線圈四周形成交變磁場(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)所述車(chē)載天線沿感應(yīng)環(huán)線移動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)電壓信號(hào)；所述地面控制單元，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(chē)的位置和速度信息。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁浮列車(chē)定位測(cè)速系統(tǒng)，其特征在于，所述車(chē)載線圈安裝于磁浮列車(chē)本體的轉(zhuǎn)向架上，所述感應(yīng)環(huán)線與磁浮列車(chē)同步直線電機(jī)牽引繞組一起鋪設(shè)于軌道的齒槽內(nèi)，且感應(yīng)環(huán)線位于磁浮列車(chē)同步直線電機(jī)牽引繞組下方。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁浮列車(chē)定位測(cè)速系統(tǒng)，其特征在于，所述感應(yīng)環(huán)線為三根，三根感應(yīng)環(huán)線的始端為三個(gè)端口，尾端采用星型連接方式。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁浮列車(chē)定位測(cè)速系統(tǒng)，其特征在于，所述感應(yīng)環(huán)型任意兩根感應(yīng)環(huán)線在軌道上繞制時(shí)形成交叉環(huán)，等效為導(dǎo)電閉合回路。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁浮列車(chē)定位測(cè)速系統(tǒng)，其特征在于，所述車(chē)載線圈串聯(lián)電容，形成諧振電路。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的磁浮列車(chē)定位測(cè)速系統(tǒng)，其特征在于，所述車(chē)載線圈為八字形平面線圈。7.根據(jù)權(quán)利要...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：戴春輝，竇峰山，龍志強(qiáng)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：湖南;43