CN105128693B - 一种中低速磁浮列车气隙检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种中低速磁浮列车气隙检测系统及方法。该中低速磁浮列车气隙检测系统包括测量单元，用于测量列车轨道与中低速磁浮列车悬浮架之间的间隙，所述测量单元包括标准检测F轨，所述标准检测F轨设于中低速磁浮列车行车轨道中间，通过紧固件固定在轨枕上，标准检测F轨的轨道磁极中至少设置有一个传感器。通过传感器对标准检测F轨与中低速磁浮列车悬浮架之间间隙进行检测，可实现在列车运行时对磁浮列车行车轨道与列车悬浮架之间间隙进行测量，具有检测精度高、结构简单、操作方便，自动化程度高的优点，进一步提高了测量精度，有效保障列车的安全运行。操作人员可以通过人机交互单元进行控制，使操作人员可远离列车对列车状态进行了解。

Description

一种中低速磁浮列车气隙检测系统及方法

技术领域

本发明涉及中低速磁浮列车技术领域，尤其是涉及一种中低速磁浮列车气隙检测系统和方法。

背景技术

中低速磁浮列车的走行部由多个悬浮架组成，悬浮架是中低速磁浮列车的重要部件。中低速悬浮架由左、右两个独立的悬浮模块和防滚解耦机构组成，左悬浮模块和右悬浮模块结构相同，对称布置在左右轨道上，两个独立的悬浮模块通过防滚解耦机构连接。磁悬浮列车由直线电机牵引，直线电机的一个级安装在悬浮模块上，另一个级固定于导轨上一直延伸到远方，当初级通以交流，列车悬浮架上安装的电磁铁随列车一起沿导轨前进，使设在导轨中的线圈产生感应电流，感应电流的磁场和列车上的电磁铁之间的电磁力把列车悬浮起来，因而需要在列车悬浮时保证悬浮架与轨道之间的安全距离。

中低速悬浮架在上轨装配后，安装于悬浮架的直线电机与轨道上表面之间的垂向间隙称为电机气隙，电磁铁极板上表面与轨道下表面之间的垂向间隙称为电磁铁气隙。在磁浮列车悬浮运行时，上述气隙过小可能造成悬浮架与轨道之间的刮碰，影响磁悬浮列车运行安全；电机气隙过大会影响磁浮列车的牵引运行效率，电磁铁气隙过大会影响磁浮列车的承载力。所以上述气隙是中低速磁浮列车运行性能和安全性的至关重要的参数。由于这些气隙都是磁浮列车悬浮架部件与轨道之间的相对间隙，因此只能在轨道上进行测量，且应该在车辆悬浮状态下测量悬浮架与轨道之间的上述气隙。

目前，中低速磁悬浮车辆悬浮架与车体装配后，仅在驻车的状态下采用卡尺、塞尺等测量工具，选择在电磁铁和直线电机长度方向的几个位置处，人工测量直线电机与轨道、电磁铁与轨道内外边沿之间的间隙，来计算电机气隙、电磁铁气隙。列车悬浮时，由于电磁铁带有强磁场，不便于测量人员进行测量操作；且电磁铁靠近电压很高的授流轨，对测量人员安全非常不利，因此列车悬浮时一般不进行电机气隙和电磁铁气隙的人工测量。上述检测过程通常在装车平台上通过手工测量的方式进行，检测设备过于简单，检测过程长，检测结果受人为因素的影响较大，因此存在检测准确性差、重复性差、效率低等问题。而且这种检测方法只能测量几个数据点，不能够反应整个直线电机与轨道、电磁铁与轨道的间隙状况。

因此，如何能在列车悬浮运行时对列车悬浮架与轨道之间的间隙进行测量，以保障中低磁浮列车安全运行成为本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种中低速磁浮列车气隙检测系统，通过该检测系统，能够实现磁浮列车悬浮状态下对悬浮架与轨道之间的间隙自动进行测量，以保障中低速磁浮列车运行性能和安全性。

本发明进一步要解决的技术问题是，提供一种中低速磁浮列车气隙检测方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种中低速磁浮列车气隙检测系统，包括测量单元，用于测量列车轨道与中低速磁浮列车悬浮架之间的间隙，所述测量单元包括标准检测F轨，所述标准检测F轨设于中低速磁浮列车行车轨道中间且与普通行车轨道不连接，所述标准检测F轨的横截面尺寸与普通行车轨道相同，通过紧固件固定在轨枕上，用于安装所述标准检测F轨的轨枕通过紧固件固接在标准检测F轨的轨道基座上，所述标准检测F轨的轨道基座与普通行车轨道基座分别独立设置，标准检测F轨的轨道两侧磁极中各设置有两个激光位移传感器，且两个激光位移传感器测量方向朝上，另外两个激光位移传感器测量方向朝下，测量方向朝上的激光位移传感器用于测量电机气隙，测量方向朝下的激光位移传感器用于测量电磁铁气隙。

优选地，所述测量单元还包括滑橇间隙检测装置，滑橇间隙检测装置通过紧固件安装在轨枕下方。

优选地，所述滑橇间隙检测装置包括至少一个传感器，所述传感器通过紧固件固定在轨枕下方。

优选地，所述测量单元成对对称设置在两根轨道上。

优选地，所述传感器采用反射式激光位移传感器。

优选地，所述中低速磁浮列车气隙检测系统还包括人机交互单元，用于通过有线或无线方式与测量单元进行数据交换。

本发明解进一步解决其技术问题采用的技术方案是，一种基于所述中低速磁浮列车气隙检测系统的检测方法，通过设置在标准检测F轨的轨道磁极中的传感器以及滑橇间隙检测装置获取轨道与中低速磁浮列车悬浮架的间隙数据，所述标准检测F轨设于中低速磁浮列车行车轨道中间，通过紧固件固定在轨枕上，标准检测F轨的轨道两侧磁极各设置有两个激光位移传感器，且两个激光位移传感器测量方向朝上，另外两个激光位移传感器测量方向朝下，测量方向朝上的激光位移传感器用于测量电机气隙，测量方向朝下的激光位移传感器用于测量电磁铁气隙；所述滑橇间隙检测装置通过紧固件安装在轨枕下方，滑撬间隙检测装置包括至少一个激光位移传感器，用于检测磁浮列车运行时滑橇间隙；根据电机气隙、电磁铁气隙和滑橇间隙得到磁浮列车悬浮架与列车轨道的间隙数据。

使用本发明，可实现在列车悬浮运行时对中低速磁浮列车行车轨道与中低速磁浮列车悬浮架之间的间隙进行测量，其结构简单、操作方便，而且测量基准不受列车运行振动的影响，测量传感器不受磁浮列车磁场的影响。具有检测精度高、结构简单、操作方便，自动化程度高的优点，可以有效保障列车的安全运行。通过自动对列车电机气隙、电磁铁气隙和滑橇间隙测量，达到对列车悬浮架与轨道之间的间隙进行测量的目的，进一步提高了测量精度。操作人员可以通过人机交互单元对测量单元进行远程控制，启动和停止测量、完成测量记录、生成测量报告，使操作人员远离磁浮列车即可完成气隙检测，有效保障操作人员的人身安全，降低操作人员的劳动强度；实现了磁浮列车气隙的在线实时检测，对于保障中低速磁浮列车的运行安全、提高出车频次具有重要作用。

附图说明

图1为本发明中低速磁浮列车气隙检测系统的结构框图；

图2为本发明中低速磁浮列车气隙检测系统的安装示意图；

图3为一种中低速磁浮列车悬浮架的结构示意图；

图4为本发明中低速磁浮列车气隙检测系统的标准检测F轨的安装示意图；

图5为本发明中低速磁浮列车气隙检测系统的一种滑橇间隙检测装置的安装示意图；

图6本发明第一种中低速磁浮列车气隙检测方法的流程图；

图7为本发明第二种中低速磁浮列车气隙检测方法的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

参照图1至图3，图1为本发明中低速磁浮列车气隙检测系统的结构框图，图2为本发明一种中低速磁浮列车气隙检测系统的安装示意图；图3为一种中低速磁浮列车悬浮架的结构示意图。

本发明中低速磁浮列车气隙检测系统，包括测量单元100，用于测量列车轨道2与中低速磁浮列车悬浮架3的间隙，所述测量单元100包括标准检测F轨101，所述标准检测F轨101设于中低速磁浮列车行车轨道2中间，通过紧固件固定在轨枕4上，标准检测F轨101的轨道磁极中设置有一个传感器。当磁浮列车悬浮运行时，通过标准检测F轨101的轨道磁极中的传感器测量标准检测F轨101与中低速磁浮列车悬浮架3的间隙，即得到中低速磁浮列车行车轨道2与中低速磁浮列车悬浮架3的间隙数据。

通过传感器对标准检测F轨与中低速磁浮列车悬浮架间隙进行检测，可实现在列车运行时对中低速磁浮列车行车轨道与中低速磁浮列车悬浮架之间间隙进行测量，当列车悬浮运行通过标准检测F轨时，即可得到中低速磁浮列车行车轨道与中低速磁浮列车悬浮架之间的间隙数据。其结构简单、操作方便，而且测量基准不受列车运行振动的影响、测量传感器不受磁浮列车磁场和电场的影响，可重复性好，检测过程短，检测效率高，对提高中低磁浮列车运行性能，保障列车安全运行具有重要意义。

磁浮列车落车时滑橇对列车起支撑作用，而当磁浮列车降落时会对滑橇进行摩擦，造成滑橇高度减小。若滑橇高度减小时，需要对滑橇下表面与轨道上表面的滑橇间隙进行调整。因而进一步的，所述测量单元100还包括滑橇间隙检测装置102，滑橇间隙检测装置102通过紧固件安装在轨枕4下方。所述滑橇间隙检测装置102包括有一个传感器，用于检测列车浮车运行时的滑橇间隙。当磁浮列车悬浮运行时，若滑橇间隙过小，则可能会造成列车与行车轨道的碰撞，从而影响列车行驶的安全性。通过滑橇间隙检测装置102，可以实现对滑橇高度进行实时监控。

为便于操作，所述中低速磁浮列车气隙检测系统还包括人机交互单元200，用于与测量单元100进行数据交换。人机交互单元200用于接收测量单元100发送的检测数据，并根据检测数据显示磁浮列车的运行状态信息。在车辆发车之前通过人机交互单元200发出指令，控制测量单元100开始工作，标准检测F轨101测量行车轨道2与列车悬浮架3的间隙，滑橇间隙检测装置200测量滑橇间隙330，同时人机交互单元200采集记录分析显示相关数据。人机交互单元200根据设定的行车轨道2与列车悬浮架3的间隙、滑橇间隙330对比系统预设合格范围，最终人机交互单元200根据比对结果判别列车是否满足发车要求。进一步，人机交互单元当判断行车轨道2与列车悬浮架3的间隙、滑橇间隙330一项或多项数值不在预设范围内时，会进行报警，如声光报警及图像显示报警。

优选的，操作人员可以通过人机交互单元200对测量单元100是否进行检测进行控制，使操作人员可远程对磁浮列车的运行状态进行了解，操作十分方便。且将气隙检测变为列车运行的在线检测，缩短了检测时间，将会提高中低磁浮列车出车频次。

此外，本发明还有以下进一步改进的方案，简述如下：人机交互单元200通过有线或无线方式与测量单元100进行连接，即与测量单元100中的传感器通过有线或无线方式连接。人机交互单元200通过数据线路获得测量单元100检测到的检测数据，通过控制线路控制测量单元100是否进行检测。

以上对本发明的结构及工作原理进行了说明，下面进一步对标准检测F轨101进行说明。

参照图2至图4，图2为本发明一种中低速磁浮列车气隙检测系统的安装示意图；图3为一种中低速磁浮列车悬浮架的结构示意图；图4为本发明一种标准检测F轨的安装示意图。

标准检测F轨101设于中低速磁浮列车行车轨道2中间，标准检测F轨101与行车轨道2不构成连接关系，标准检测F轨101的横截面具有与普通行车轨道2横截面相同尺寸，标准检测F轨101通过紧固件与轨枕4连接，轨枕4通过紧固件固接于标准检测F轨的轨道基座5上，标准检测F轨的轨道基座5与普通行车轨道基座6分别独立设置。所述标准检测F轨采用与行车轨道相同的导磁材料，以避免对磁浮列车运行造成负面影响。

优选的，所述紧固件为螺栓。

磁浮列车悬浮架3的电机与标准检测F轨101之间的垂向气隙为电机气隙310，所述悬浮架3的电磁铁与标准检测F轨101之间的垂向气隙为电磁铁气隙320。标准检测F轨101由标准F轨111和用于测量悬浮架的电机气隙310和电磁铁气隙320的传感器组成。

所述标准检测F轨101的标准F轨111与普通列车轨道2一样均为F形，F形的轨道的上半部分为“ㄇ”形状，“ㄇ”形状两侧为标准检测F轨101的磁极1111，两侧磁极各设置有两个传感器，所述传感器为激光位移传感器121。四件激光位移传感器121中的两件激光位移传感器的测量方向朝上，另两件激光位移传感器的测量方向朝下，所述测量方向朝上的激光位移传感器121用于测量电机气隙310，测量方向朝下的激光位移传感器121用于测量电磁铁气隙320。

优选地，四件激光位移传感器121成“矩形”布局，通过激光位移传感器安装支架安装在标准检测F轨的磁极两侧。

优选地，所述传感器采用反射式激光位移传感器，以避免磁浮列车运行时的磁场对气隙测量的影响。

上述实施例实现在磁浮列车运行时对电机气隙和电磁铁气隙进行检测，提高了测量精度，这两个气隙是保障中低速磁浮列车安全运行的至关重要的性能参数，得到电机气隙和电磁铁气隙的检测数据即可得到磁浮列车与轨道之间的间隙数据，当电机气隙和电磁铁气隙处于安全范围内时，即可保证磁浮列车不会与轨道发生刮擦，而当上述两气隙过小时，可能造成走行单元与轨道之间的刮碰，影响磁悬浮列车运行的安全性。

参照图3 和图5，图3为一种中低速磁浮列车悬浮架的结构示意图，图5为本发明的滑橇间隙检测装置的安装示意图。

滑橇间隙检测装置102通过紧固件安装在轨枕3下方。所述滑橇间隙检测装置102包括一个传感器，用于检测磁浮列车运行时滑橇间隙330。所述传感器为激光位移传感器112，激光位移传感器112通过激光位移传感器安装支架整体安装在轨枕下方横向与滑橇对应的位置。当磁浮列车运行过滑撬间隙检测装置102时，激光位移传感器112即可检测到滑橇间隙330。

优选的，所述紧固件为螺栓。

优选地，所述传感器采用反射式激光位移传感器，以避免磁浮列车运行时的磁场对气隙测量的影响。

通过测量磁浮列车运行时滑橇高度，再根据测量结果调整悬浮架直至达到中低速磁悬浮车辆列车整车气隙的设定要求，提高了检测精度。

在进一步的优选方案中，所述测量单元1成对对称设置在两根轨道2上。如图3所示，在中低速磁浮列车行车轨道2中间平行的设置有标准检测F轨101和滑橇间隙检测装置102。平行设置的测量单元在列车运行时对电机气隙、电磁铁气隙、滑橇间隙进行测量，进一步提高了检测系统的检验精度。

本发明中低速磁浮列车气隙检测方法，通过设置在标准检测F轨101的轨道磁极中的传感器获取轨道与中低速磁浮列车悬浮架的间隙数据，所述标准检测F轨101设于中低速磁浮列车行车轨道2中间，通过紧固件固定在轨枕上，标准检测F轨101的轨道磁极中至少设置有一个传感器。

下面参照图6，图6为本发明第一种中低速磁浮列车气隙检测方法的流程图，包括以下步骤：

步骤１：获得电机气隙和电磁铁气隙数据；

所述标准检测F轨101的轨道两侧磁极各设置有两个传感器，所述传感器为激光位移传感器121；四件激光位移传感器121中，其中两件激光位移传感器121测量方向朝上，另两件激光位移传感器121测量方向朝下，所述测量方向朝上的激光位移传感器121用于测量电机气隙310，测量方向朝下的激光位移传感器121用于测量电磁铁气隙320。

优选的，四件激光位移传感器121成“矩形”布局，通过激光位移传感器安装支架安装在标准检测F轨的磁极两侧。

步骤２：获得滑橇间隙数据；

滑橇间隙检测装置102通过紧固件安装在轨枕3下方。所述滑撬间隙检测装置102包括至少一个传感器，用于检测磁浮列车运行时滑橇间隙。所述传感器为激光位移传感器112，激光位移传感器112通过激光位移传感器安装支架整体安装在轨枕下方。当磁浮列车运行过滑橇间隙检测装置102时，激光位移传感器112即可检测到滑橇间隙大小。

步骤３：根据电机气隙、电磁铁气隙和滑橇间隙得到磁浮列车悬浮架与列车轨道的间隙数据。

进一步的，在检测之前进行测量准备工作，对各部件进行调试、校准，再将待检测的列车以低于5KM/H的速度从行车轨道2上驶过标准检测F轨101。

优选的，在准备工作完成之后，检测步骤开始前通过人机交互单元200发出指令，控制测量单元100开始工作，标准检测F轨101测量电机气隙310和电磁铁气隙320，滑撬间隙检测装置102测量滑撬7高度，同时人机交互单元2采集记录分析显示相关数据。人机交互单元200根据设定的电机气隙310、电磁铁气隙320、滑橇间隙330比对系统预设合格范围，最终人机交互单元200根据比对结果判别列车是否满足发车要求。

参照图7，图7为本发明第二种中低速磁浮列车气隙检测方法的流程图，包括以下步骤：

第一步：在磁浮列车通过所述检测系统前，操作人员通过检测系统的人机交互单元200开启测量单元100，使检测系统进入检测状态；

第二步：磁浮列车以不超过设定车速的速度缓慢通过所述检测系统，检测系统的人机交互单元200采集测量单元100中的激光位移传感器121的数据；

第三步：所述检测系统的人机交互单元200根据测量单元100获得的检测数据判断车辆行进方向，再根据行进方向和磁浮列车和悬浮架的结构特点，得到每个电磁铁气隙值、直线电机气隙值、滑橇间隙值，并显示测量结果；

第四步：所述检测系统的人机交互单元200根据设定的电机气隙310、电磁铁气隙320、滑橇间隙330的合格区间对比系统设置安全范围判定被测磁浮列车的气隙是否合格，当判断电机气隙310、电磁铁气隙320、滑橇间隙330一项或多项数值不在预设范围内，进行报警，如声光报警和图像显示报警；

第五步：被测磁浮列车完全通过所述检测系统后，操作人员通过人机交互单元200停止测量单元100，完成对磁浮列车气隙的测量。可选地，操作人员通过人机交互单元200自动记录所测试数据，并自动生成检测报告。

使用本发明，操作人员可远离磁浮列车对磁浮列车运行状态进行了解，操作十分方便。且将气隙检测变为列车运行的在线检测，缩短了检测时间，将会提高中低磁浮列车出车频次。

本发明中低速磁浮列车气隙检测系统结构简单。使用本发明检测系统及方法对中低速磁浮列车行车轨道与中低速磁浮列车悬浮架间隙进行测量，不仅操作简便，而且测量基准不受列车运行振动的影响，测量传感器不受磁浮列车磁场和电场的影响，可重复性强，检测过程短，检测效率高，完全能够满足中低速磁浮列车检测需求，对提高中低磁浮列车运行性能，保障列车运行的安全性具有重要意义。

以上对本发明中低速磁浮列车气隙检测系统及方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也属于本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种中低速磁浮列车气隙检测系统，其特征在于：包括测量单元，用于测量列车轨道与中低速磁浮列车悬浮架之间的间隙，所述测量单元包括标准检测F轨，所述标准检测F轨设于中低速磁浮列车行车轨道中间且与普通行车轨道不连接，所述标准检测F轨的横截面尺寸与普通行车轨道相同，通过紧固件固定在轨枕上，用于安装所述标准检测F轨的轨枕通过紧固件固接在标准检测F轨的轨道基座上，所述标准检测F轨的轨道基座与普通行车轨道基座分别独立设置，标准检测F轨的轨道两侧磁极各设置有两个激光位移传感器，且两个激光位移传感器测量方向朝上，另外两个激光位移传感器测量方向朝下，测量方向朝上的激光位移传感器用于测量电机气隙，测量方向朝下的激光位移传感器用于测量电磁铁气隙。

2.根据权利要求1所述的中低速磁浮列车气隙检测系统，其特征在于，所述测量单元还包括滑橇间隙检测装置，滑橇间隙检测装置通过紧固件安装在轨枕下方。

3.根据权利要求2所述的中低速磁浮列车气隙检测系统，其特征在于，所述滑橇间隙检测装置包括至少一个传感器，所述传感器通过紧固件固定在轨枕下方。

4.根据权利要求1至3任一项所述的中低速磁浮列车气隙检测系统，其特征在于，所述测量单元成对对称设置在两根轨道上。

5.根据权利要求4所述的中低速磁浮列车气隙检测系统，其特征在于，所述传感器采用反射式激光位移传感器。

6.根据权利要求5所述的中低速磁浮列车气隙检测系统，其特征在于，所述中低速磁浮列车气隙检测系统还包括人机交互单元，用于通过有线或无线方式与测量单元进行数据交换。

7.一种中低速磁浮列车气隙检测方法，其特征在于，通过设置在标准检测F轨的轨道磁极中的传感器以及滑橇间隙检测装置获取轨道与中低速磁浮列车悬浮架的间隙数据，所述标准检测F轨设于中低速磁浮列车行车轨道中间，通过紧固件固定在轨枕上，标准检测F轨的两侧磁极各设置有两个激光位移传感器，且两个激光位移传感器测量方向朝上，另外两个激光位移传感器测量方向朝下，测量方向朝上的激光位移传感器用于测量电机气隙，测量方向朝下的激光位移传感器用于测量电磁铁气隙；所述滑橇间隙检测装置通过紧固件安装在轨枕下方，滑撬间隙检测装置包括至少一个激光位移传感器，用于检测磁浮列车运行时滑橇间隙；根据电机气隙、电磁铁气隙和滑橇间隙得到磁浮列车悬浮架与列车轨道的间隙数据。