CN104648180B - 一种磁浮列车以及悬浮控制箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁浮列车的悬浮控制箱，包括箱体(5)、安装于所述箱体(5)内的散热装置、强电器件和弱电器件，所述箱体(5)上具有电连接器，所述强电器件包括功率元器件(14)，所述弱电器件包括两个控制盒(7)，其中一个所述控制盒(7)控制电磁铁的一端，另一个所述控制盒(7)控制所述电磁铁的另一端，所述散热装置、强电器件和弱电器件各自通过第一电连接线与所述电连接器连接，所述电连接器通过第二电连接线与电源相连。该悬浮控制箱有效地减少了整节车上悬浮控制箱数量的问题。本发明还公开了一种包括上述悬浮控制箱的磁浮列车。

Description

一种磁浮列车以及悬浮控制箱

技术领域

本发明涉及轨道列车技术领域，特别是涉及一种磁浮列车的悬浮控制箱。此外，本发明还涉及一种包括上述悬浮控制箱的磁浮列车。

背景技术

中低速磁浮列车依靠车辆与轨道间的电磁悬浮力使列车得以稳定悬浮在轨道上方，车辆与地面无接触，中低速磁浮列车在运行过程中，悬浮传感器将检测到的悬浮间隙值和加速度值以及电流传感器将电磁铁线圈的工作电流值送入悬浮控制箱，悬浮控制箱根据给定的悬浮间隙值，应用控制策略计算输出的控制脉冲，控制斩波器的通断时间以改变加在悬浮电磁铁线圈两端有效电压的方式来调节电磁铁线圈的工作电流，从而调节电磁铁的悬浮力。

悬浮控制箱是悬浮控制系统的重要环节，其输出精度、稳定性直接影响悬浮精度和稳定性。由于悬浮电磁铁的电感很大，当电流快速变化的时候，电磁铁会产生很高的反电动势，悬浮控制箱中的斩波器要承受很高的电压和电流，在这种条件下，悬浮斩波器容易发生故障，随着斩波器可靠性的降低悬浮控制箱的可靠性也会降低。

现有的悬浮控制箱中电子元器件多且密集，间隔距离小，强弱电元器件相互干扰大，使得悬浮控制箱性能不高；箱体内元器件多，发热量高，散热效果不理想，引起箱体内温度过高，电子元器件及电路板工作不稳定，影响输出精度；一个悬浮控制箱控制电磁铁一端的悬浮状态，整节车悬浮控制箱的数量多达20个，每个悬浮控制箱体有6个电连接器，一节车多达120个电连接器，车下布线数量太多，布线难度、故障率、维护难度及维护成本较高；悬浮控制箱数量众多，其冷却风机始终持续工作，浪费大量能源；悬浮电磁铁模块的两个悬浮控制点在悬浮运行过程中不能进行悬浮传感器信息的通讯，在悬浮运行过程中会出现耦合现象，影响车辆悬浮运行效果。

综上所述，如何有效地减少整节车上悬浮控制箱数量的问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁浮列车的悬浮控制箱，有效地减少了整节车上悬浮控制箱数量的问题；本发明的另一目的是提供一种包括上述悬浮控制箱的磁浮列车。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种磁浮列车的悬浮控制箱，包括箱体、安装于所述箱体内的散热装置、强电器件和弱电器件，所述箱体上具有电连接器，所述强电器件包括功率元器件，所述弱电器件包括两个控制盒，其中一个所述控制盒控制电磁铁的一端，另一个所述控制盒控制所述电磁铁的另一端，所述散热装置、强电器件和弱电器件各自通过第一电连接线与所述电连接器连接，所述电连接器通过第二电连接线与电源相连。

优选地，所述散热装置包括整块的散热器，所述散热器安装于所述箱体底部面板的中部，所述强电器件安装于所述散热器上，所述弱电器件安装于所述散热器的外周部。

优选地，分别控制所述电磁铁两端的所述强电器件和所述弱电器件均成左右对称分布；

所述强电器件还包括吸收电容、驱动板、滤波器、熔断器、接触器、接线端子、电解电容、充电电阻、充电短接接触器、放电电阻、充电接触器；

所述弱电器件还包括电压测试板、电源板、电流传感器。

优选地，所述散热装置还包括安装于所述箱体的前面板上的多个风扇，每个所述风扇单独控制，且其排风口朝向所述散热器的进风口。

优选地，两个所述控制盒对称安装于所述箱体侧面板上；两个所述控制盒之间通过网络线进行信息交互。

优选地，所述控制盒内具有两块电路板。

优选地，所述控制盒内取消安装所述电路板的母板。

优选地，所述电连接器安装于所述箱体的前面板上，所述电连接器包括强电连接器和弱电连接器，所述强电连接器设置于中间位置，所述弱电连接器设置于两侧位置；所述箱体内具有多个扎线板。

优选地，所述箱体包括骨架、覆盖于所述骨架上的面板及封装所述箱体的盖板；所述箱体为长方体。

本发明还提供一种磁浮列车，包括磁浮列车本体及安装于所述磁浮列车本体上的悬浮控制箱，所述悬浮控制箱具体为上述任一项所述的悬浮控制箱。

本发明所提供的磁浮列车的悬浮控制箱，包括箱体、散热装置、强电器件和弱电器件，散热装置、强电器件和弱电器件安装于箱体内。箱体上具有电连接器，电连接器在器件与器件、组件与组件、系统与系统之间进行电气连接和信号传递；强电器件包括功率元器件，功率元器件是主要的能量传递元件；弱电器件包括两个控制盒，其中一个控制盒控制电磁铁的一端，另一个控制盒控制电磁铁的另一端，通过控制盒接收的信息来控制电磁铁两端的工作电流大小，从而确定电磁铁两端的悬浮力大小。散热装置、强电器件和弱电器件各自通过第一电连接线与电连接器连接，电连接器通过第二电连接线与电源相连，第二电连接线的数量少于第一电连接线的数量，具体地说，两个控制盒分别控制单独的一套散热装置、强电器件以及其它弱电器件，散热装置、强电器件和弱电器件均需通过第一电连接线与电连接器连接，电连接器还需通过第二电连接线与电源相连，第一电连接线的数量为散热装置、强电器件和弱电器件的数量之和，第二电连接线的数量为箱体外与电源相连接的电线数量，第二电连接线的数量少于第一电连接线的数量，也就是说，车下的布线数量少于散热装置、强电器件和弱电器件的数量之和，两套元器件中相同的元器件在电连接器到电源的电路上共用一根电连接线，从元器件到电连接器的电路上分开为独立的电连接线。一个悬浮控制箱中两个控制盒分别控制电磁铁两端的悬浮状态，一个悬浮控制箱能够同时完成对一个电磁铁模块两端的不同控制和独立控制，不仅减少了一半悬浮控制箱的数量，还相对于两个悬浮控制箱电连接器的数量减少了近一半，减少了车外布线数量，并且各电连接器之间的距离较大，便于维护和调试时插拔电连接器，极大降低了悬浮控制箱的安装难度，并降低了悬浮控制箱车下布线的难度、故障率、维护难度和维护成本。

本发明还提供一种磁浮列车，包括磁浮列车本体及安装于磁浮列车本体上的悬浮控制箱，该悬浮控制箱具体为上述任一种悬浮控制箱。由于上述的悬浮控制箱具有上述技术效果，具有该悬浮控制箱的磁浮列车也应具有相应的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中一种具体实施方式所提供的带盖板的悬浮控制箱的正视结构示意图；

图2为本发明中一种具体实施方式所提供的去掉盖板的悬浮控制箱俯视结构示意图；

图3是在图1的基础上A-A位置的剖视示意图；

图4是在图2的基础上B-B位置的剖视示意图；

图5是在图2的基础上C-C位置的剖视示意图。

附图中标记如下：

1-扎线板、2-弱电连接器、3-风扇、4-强电连接器、5-箱体、6-盖板、7-控制盒、8-电压测试板、9-放电电阻、10-充电接触器、11-充电短接接触器、12-熔断器、13-驱动板、14-功率元器件、15-电流传感器、16-接线端子排、17-电源板、18-电解电容、19-充电电阻、20-层叠功率母排、21-散热器、22-滤波器、23-吸收电容。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种磁浮列车的悬浮控制箱，有效地减少了整节车上悬浮控制箱数量的问题；本发明的另一核心是提供一种包括上述悬浮控制箱的磁浮列车。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1至图5，图1为本发明中一种具体实施方式所提供的带盖板的悬浮控制箱的正视结构示意图；图2为本发明中一种具体实施方式所提供的去掉盖板的悬浮控制箱俯视结构示意图；图3是在图1的基础上A-A位置的剖视示意图；图4是在图2的基础上B-B位置的剖视示意图；图5是在图2的基础上C-C位置的剖视示意图。

在一种具体实施方式中，本发明所提供的磁浮列车的悬浮控制箱，包括箱体5、散热装置、强电器件和弱电器件，散热装置、强电器件和弱电器件安装于箱体5内。箱体5上具有电连接器，电连接器在器件与器件、组件与组件、系统与系统之间进行电气连接和信号传递；强电器件包括功率元器件14，功率元器件14是主要的能量传递元件；弱电器件包括两个控制盒7，其中一个控制盒7控制电磁铁的一端，另一个控制盒7控制电磁铁的另一端，通过控制盒7接收的信息来控制电磁铁两端的工作电流大小，从而确定电磁铁两端的悬浮力大小。散热装置、强电器件和弱电器件各自通过第一电连接线与电连接器连接，电连接器通过第二电连接线与电源相连，第二电连接线的数量少于第一电连接线的数量，具体地说，两个控制盒7分别控制单独的一套散热装置、强电器件以及其它弱电器件，散热装置、强电器件和弱电器件均需通过第一电连接线与电连接器连接，电连接器还需通过第二电连接线与电源相连，第一电连接线的数量为散热装置、强电器件和弱电器件的数量之和，第二电连接线的数量为箱体5外与电源相连接的电线数量，第二电连接线的数量少于第一电连接线的数量，也就是说，车下的布线数量少于散热装置、强电器件和弱电器件的数量之和，两套元器件中相同的元器件在电连接器到电源的电路上共用一根电连接线，从元器件到电连接器的电路上分开为独立的电连接线。一个悬浮控制箱中两个控制盒7分别控制电磁铁两端的悬浮状态，一个悬浮控制箱能够同时完成对一个电磁铁模块两端的不同控制和独立控制，不仅减少了一半悬浮控制箱的数量，还相对于两个悬浮控制箱电连接器的数量减少了近一半，减少了车外布线数量，并且各电连接器之间的距离较大，便于维护和调试时插拔电连接器，极大降低了悬浮控制箱的安装难度，并降低了悬浮控制箱车下布线的难度、故障率、维护难度和维护成本。

上述悬浮控制箱仅是一种优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要做出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式，散热装置包括整块的散热器21，散热器21安装于箱体5底部面板的中部，强电器件安装于散热器21上，弱电器件安装于散热器21的外周部。整块的散热器21散热面积较大，散热效果较好，散热器21安装于箱体5底部面板上，需要说明的是，这里所说的底部面板指的是箱体5的底部或者顶部，由于箱体5的放置方式不同，散热器21可能位于不同的位置。强电器件是传递能量的元件，产生的热量较多，将强电器件安装于散热器21上，利于热量扩散；反之，弱电器件是信息传递元件，产生的热量较少，将弱电器件安装于散热器21的外周部。悬浮控制箱内各元器件的布置、安装方式较合理，便于散热，可以保证悬浮控制箱的输出精度、电子元器件及电路板工作的稳定度及可靠性；同时，强电器件和弱电器件分开布置，可以减小电磁干扰，强弱电元器件相互干扰较小，控制盒7的各性能提高。

在上述具体实施方式的基础上，本领域技术人员可以根据具体场合的不同，对悬浮控制箱进行若干改变，分别控制电磁铁两端的强电器件和弱电器件均成左右对称分布；强电器件还包括吸收电容23、驱动板13、滤波器22、熔断器12、接触器、接线端子16、电解电容18、充电电阻19、充电短接接触器11、放电电阻9、充电接触器10；弱电器件还包括电压测试板8、电源板17、电流传感器15。控制电磁铁两端的两套散热装置、强电器件以及弱电器件左右对称分布，具体地说，强电器件的功率元器件14，驱动板13，熔断器12，电解电容18，充电接触器10，短接接触器，充电电阻19，放电电阻9，吸收电容23，滤波器22，接线端子16均安装在散热器21上。功率元器件14分别安装在散热器21前半部的两侧，功率元器件14的功率端固定安装在层叠功率母排20的水平部分的下侧，吸收电容23固定安装在层叠功率母排20的水平部分的上侧，驱动板13通过安装柱安装在吸收电容23的上方，将驱动板13固定安装在功率元器件14的正上方，距离功率元器件14最近，减少了连线距离，从而有效减少高压电对控制信号的干扰；两个熔断器12通过熔断器12安装座安装在散热器21前半部的中央，安装座下方为滤波器22；两个充电接触器10安装在散热器21的中央位置；两个充电短接接触器11通过安装座安装在散热器21后半部的中央，安装座下方为两个充电电阻19，充电短接接触器11两侧为放电电阻9；电解电容18安装在散热器21后半部的两侧，其输入输出端固定安装在层叠功率母排20的竖直部分，两个接线端子16安装在散热器21的前边缘处，紧邻驱动板13。弱电器件中的电压测试板8对称安装于悬浮控制箱体5上盖板6，紧邻散热器21后部，控制盒7对称安装在悬浮控制箱体5两侧板的后部，电源板17安装在控制盒7旁边，两个电流传感器15安装在箱体5前面板上半部，将电源板17和控制盒7安装在箱体5内两侧，电源板17向控制板供电，由于电源板17靠近控制盒7，传输距离短，能够减少供电电压受电磁干扰的程度。电子元器件采用对称式布置，结构清晰，并装有端子排，便于安装、布线、维护，且强电器件集中安装在散热器21上，与弱电器件完全分开，能有效减小强电器件对弱电器件的电磁干扰，降低相邻效应；悬浮控制箱内各元器件的布置、安装方式合理，层次分明，便于维修。需要说明的是，本发明的上下左右位置是相对的，是为了便于描述，可在实施中根据具体情况互换。

显然，在这种思想的指导下，本领域的技术人员可以根据具体场合的不同对上述具体实施方式中的散热装置进行若干改变，散热装置还包括安装于箱体5的前面板上的多个风扇3，每个风扇3单独控制，且其排风口朝向散热器21的进风口。例如，设置四个风扇3，安装于箱体5的前面板上，四个风扇3单独运作，独立控制，根据实时检测悬浮控制箱内的温度分段对风扇3的工作数量进行控制。当温度传感器检测箱体5内温度不超过50℃时，风扇3均不工作，当箱体5内温度在50℃～60℃，两端两个风扇3开始工作，其排风口朝向散热器21的进风口，通过增强散热片的空气流通速度来加速降低功率元器件14的温度及箱体5内温度，当箱体5内温度在60℃以上时，四个风扇3同时工作为悬浮控制箱降温，不仅减小功耗，还能有效降低悬浮控制箱内温度，保证悬浮控制箱正常工作。设置是个风扇3只是一种优选的实施方式，并不是唯一的，还可以设置其它数量的风扇3，具体设置风扇3的数量可以根据实际应用情况而定，本发明对此不做进一步限制。

需要特别指出的是，本发明所提供的悬浮控制箱不应被限制于此种情形，两个控制盒7对称安装于箱体5侧面板上；两个控制盒7之间通过网络线进行信息交互。两个控制盒7对称的安装于箱体5的侧面板上只是一种优选的实施方式，并不是唯一的，还可以安装于其它合适的位置，无论安装于何种地方，都在本发明的保护范围内。两个控制盒7之间通过网络线可以进行悬浮传感器信息的交互，能够通过一个悬浮电磁铁模块两个悬浮控制点的悬浮间隙信号和悬浮加速度信号的交互，实现对一个悬浮电磁铁模块的解耦控制。

为了进一步优化上述技术方案，控制盒7内具有两块电路板，悬浮控制箱内的控制盒7中可以仅安装两块电路板，控制板由四块减小为两块，此电路板功能更加强大，减少电路板的数量，不仅控制盒7的体积减小近一半，还可以减轻控制盒7的重量，减少连接线路，能够更加远离功率元器件14，更有利于减少控制盒7中弱电器件受电磁干扰的程度。

优选地，控制盒7内取消安装电路板的母板，母板指的是安装连接电路板的安装板，控制盒7内不设母板，所有输入输出信号不经母板直接送入相应的控制板，可以提高控制响应速度，提高控制可靠性，从而提高悬浮控制箱的可靠性，还可以进一步减轻控制盒7的重量。

本发明所提供的悬浮控制箱，在其它部件不改变的情况下，电连接器安装于箱体5的前面板上，电连接器包括强电连接器4和弱电连接器2，强电连接器4设置于中间位置，弱电连接器2设置于两侧位置；箱体5内具有多个扎线板1。箱体5的前面板固定安装多个电连接器，比如六个，也可以是其它数量，中间位置是两个强电连接器4，两侧各两个弱电连接器2。悬浮控制箱体5内扎线板1可以有多个，用于固定箱体5内的布线，比如箱体5前面板和侧板上焊有扎线板1。

本发明所提供的另一创造性思想在于，箱体5包括骨架、覆盖于骨架上的面板及封装箱体5的盖板6；箱体5为长方体。箱体5由长方体金属骨架和骨架上固定的面板构成，可以为金属，也可以是其它材质的面板，盖板6以螺纹方式固定安装在金属骨架上，且盖板6与金属骨架连接处装有密封垫。散热器21用螺栓固定安装在箱体5的顶部，散热器21顶部安装有金属盖板6；箱体5前面板固定安装强电连接器4和弱电连接器2；前面板对应散热器21的位置均匀安装风扇3。悬浮控制箱内多个相对独立的模块，每个模块按顺序装配在箱体5上，可便捷的进行装配及维修，降低安装和维护成本，增加强弱电元器件间的间隔距离，减少电磁干扰，避免因电器元件位置不合理或导线数量等过多引起的箱体5尺寸增大。

基于上述实施例中提供的悬浮控制箱，本发明还提供了一种磁浮列车，该磁浮列车包括磁浮列车本体及安装于磁浮列车本体上的悬浮控制箱，其中悬浮控制箱为上述实施例中任意一种悬浮控制箱。由于该磁浮列车采用了上述实施例中的悬浮控制箱，所以该磁浮列车的有益效果请参考上述实施例。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种磁浮列车的悬浮控制箱，包括箱体(5)、安装于所述箱体(5)内的散热装置、强电器件和弱电器件，所述箱体(5)上具有电连接器，所述强电器件包括功率元器件(14)，其特征在于，所述弱电器件包括两个控制盒(7)，其中一个所述控制盒(7)控制电磁铁的一端，另一个所述控制盒(7)控制所述电磁铁的另一端，所述散热装置、强电器件和弱电器件各自通过第一电连接线与所述电连接器连接，所述电连接器通过第二电连接线与电源相连；

所述散热装置包括整块的散热器(21)，所述散热器(21)安装于所述箱体(5)底部面板的中部，所述强电器件安装于所述散热器(21)上，所述弱电器件安装于所述散热器(21)的外周部；

分别控制所述电磁铁两端的所述强电器件和所述弱电器件均成左右对称分布；

所述强电器件还包括吸收电容(23)、驱动板(13)、滤波器(22)、熔断器(12)、接触器、接线端子(16)、电解电容(18)、充电电阻(19)、充电短接接触器(11)、放电电阻(9)、充电接触器(10)；

所述弱电器件还包括电压测试板(8)、电源板(17)、电流传感器(15)。

2.根据权利要求1所述的悬浮控制箱，其特征在于，所述散热装置还包括安装于所述箱体(5)的前面板上的多个风扇(3)，每个所述风扇(3)单独控制，且其排风口朝向所述散热器(21)的进风口。

3.根据权利要求1-2任一项所述的悬浮控制箱，其特征在于，两个所述控制盒(7)对称安装于所述箱体(5)侧面板上；两个所述控制盒(7)之间通过网络线进行信息交互。

4.根据权利要求3所述的悬浮控制箱，其特征在于，所述控制盒(7)内具有两块电路板。

5.根据权利要求4所述的悬浮控制箱，其特征在于，所述控制盒(7)内取消安装所述电路板的母板。

6.根据权利要求1-2任一项所述的悬浮控制箱，其特征在于，所述电连接器安装于所述箱体(5)的前面板上，所述电连接器包括强电连接器(4)和弱电连接器(2)，所述强电连接器(4)设置于中间位置，所述弱电连接器(2)设置于两侧位置；所述箱体(5)内具有多个扎线板(1)。

7.根据权利要求6所述的悬浮控制箱，其特征在于，所述箱体(5)包括骨架、覆盖于所述骨架上的面板及封装所述箱体(5)的盖板(6)；所述箱体(5)为长方体。

8.一种磁浮列车，包括磁浮列车本体及安装于所述磁浮列车本体上的悬浮控制箱，其特征在于，所述悬浮控制箱具体为权利要求1至7任一项所述的悬浮控制箱。