CN105291878A - 磁浮列车悬浮故障减重技术应急处理辅助系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁浮列车悬浮故障减重技术应急处理辅助系统，应用于吸力悬浮型中低速磁浮列车，包括减重电源模块、接入悬浮电磁铁的电源切换开关组模块。当磁浮列车某个悬浮点出现故障无法悬浮时，只能取消该悬浮点的悬浮工况，并打下支撑轮，采用拖行的办法继续低速行驶；采用本发明的应急处理辅助系统，可以由减重电源通过电源切换开关组为故障悬浮点提供减重电流，从而有效地降低支撑轮与轨道面的压力，延长支撑轮的使用寿命，更好地保障磁浮列车的安全运营。

Description

磁浮列车悬浮故障减重技术应急处理辅助系统

技术领域

本发明涉及磁悬浮列车技术领域，具体涉及吸力悬浮型中低速磁浮列车。

背景技术

经过20多年的研究和试验，国内的西南交通大学、国防科技大学、同济大学均已掌握成熟的悬浮控制技术，为磁浮列车投入运营奠定了坚实的技术基础。

目前，吸力型中低速磁浮列车已进入工程化应用阶段，首列磁浮运营线已经在长沙完工，并已经完成了初步调试，预计在2016年上半年投入运营。

在磁浮列车的运营过程中，必须尽量避免列车中途故障停车。所以一旦出现故障，在保障安全的前提下，尽力实现继续运行的目标。由于现有的悬浮系统没有实现冗余设计，在某悬浮点出现故障，无法继续正常悬浮时，只能切掉该悬浮点的悬浮控制，并放下该处的支撑轮，靠支撑轮和轨道面的摩擦，保障磁浮列车继续低速运行。在这种工况下，支撑轮要承受较大的压力，限于磁浮列车的结构，支撑轮的尺寸最大只能设计到10mm左右，因此难以避免出现支撑轮过早损坏或者中途损坏的问题。要解决这一问题，通过减小支撑轮与轨道面的接触压力，从而减小支撑轮面的磨损及其轴承所承受的压力是一条可行的途径。

发明内容

鉴于现有技术在运营过程中可能出现的问题，本发明的目的是设计一种基于减重技术的磁浮列车悬浮故障应急方法，使之能有效缓解故障状态下出现的问题。

本发明的目的是通过如下的手段实现的。

磁浮列车悬浮故障减重技术应急处理辅助系统，应用于常规三节编组，每节有五个转向架，每个转向架由四个悬浮点提供悬浮力，每个悬浮点由两个悬浮电磁铁组的吸力悬浮型中低速磁浮列车；悬浮电磁铁组的常规供电由悬浮控制器输出电流实现。悬浮电磁铁组上连接有用于提供应急电源的减重电源模块，减重电源模块与悬浮控制器并联，使得减重电流与悬浮控制器输出电流采用并联的方式接入悬浮电磁铁；一电源切换开关组模块与减重电源模块连接，在接收由列车操纵台发送的控制指令后实施接通或关断减重电源模块对悬浮电磁铁的恒定减重电流。

将减重电源模块、电源切换开关组布置于磁浮列车悬浮架上，当磁浮列车某悬浮点出现故障无法正常悬浮时，由减重电源为该点的悬浮电磁铁提供减重电流，使该悬浮点工作在减重工况下；

所述减重电源模块可以是恒定的电压源，也可以是恒定的电流源。减重电源模块可以是一个悬浮架上配置数个，也可以是数个悬浮架共用一个减重电源模块。每个悬浮电磁铁可以单独成为一个悬浮点，也可以由两个悬浮电磁铁并联组成一个悬浮点。

所述减重电源模块与悬浮控制器采用并联的方式接入悬浮电磁铁，通过电源切换开关组实现减重电源与故障点悬浮电磁铁的连接，使该悬浮点工作在减重工况下。

所述电源切换开关组，为可控的开关组合而成，其切换控制由列车操纵台发送控制命令。电源切换开关组具备控制开关通断和通信的功能。

当磁浮列车某悬浮点出现故障时，切掉该悬浮点的悬浮控制，即切掉该点悬浮控制器的输出电流，这样该悬浮点的悬浮电磁铁就没有了电流通过。同时打下该点处的支撑轮，利用支撑轮与轨道面的摩擦力，实现磁浮列车低速运行。然后，列车发送切换指令给接入悬浮电磁铁的电源切换开关组模块，通过切换开关将减重电源接入该故障悬浮点的悬浮电磁铁，使得该悬浮电磁铁内产生恒定的电流，电磁铁线圈通电，使得电磁铁与轨道之间产生一定的电磁吸力。该电磁吸力方向向上，会抵消掉列车重力在该点的分力的一部分。从而使得支撑轮所受的压力减小，实现减重的目的。

采用本发明的结构，在减重电源参数的选择上，应满足一个前提条件：悬浮电磁铁线包通过减重电流产生的向上的吸力必须小于列车重力在该点的分力，否则将会出现电磁铁吸死的情况。所述的吸死是指气隙为0mm，即悬浮电磁铁极板贴合在悬浮轨道的下沿上。

在现有的结构设计中，当支撑轮打下后，该处的悬浮电磁铁极板与轨道下表面的距离接近额定工作的悬浮气隙(8-10mm)。减重电源应设计为：在该悬浮气隙下，由减重电源为悬浮电磁铁提供的恒定的减重电流所产生的电磁吸力应接近并小于列车重力在该点的分力，并留有一定的裕量。也就是减重设计应兼顾减重效果和防止吸死两方面。

由于利用本发明方案提出的减重电流产生的电磁吸力可以抵消相当一部分的列车重力在该点的分力，所以能够起到有效的减重作用，从而减小支撑轮所受的压力，进而减少支撑轮的磨损。

由上所述，在合理的设计条件下，采用本发明的结构，可使磁浮列车在出现悬浮故障的时候，故障悬浮点能够工作在减重工况下，从而有效地缓解该处支撑轮的磨损情况，保障磁浮列车的正常运营。而且，采用本发明的减重装置，不改变磁浮列车原有的任何硬件设备，兼容性好，简便易行。

附图说明如下：

附图1是本发明各模块的结构示意图。

附图2是本发明中涉及到的悬浮点的悬浮电磁铁的结构示意图。

附图3是本发明中涉及到的故障状态下打下支撑轮，进入减重工况的示意图。

附图4是本发明中涉及到的故障状态下切断悬浮控制器输出，利用电源切换开关组将减重电源加在故障点的悬浮电磁铁线圈上，从而进入减重工况的示意图。

图中，K为电源切换开关组，U为减重电源模块，1为F形轨道，2为悬浮电磁铁，3为滚轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构作进一步的详述。

如图1所示：在一个悬浮架内，布置一个减重电源模块和一个接入悬浮电磁铁的电源切换开关组。悬浮架由四个悬浮点支撑,单个悬浮点承受列车重力四分之一的分力。如图3所示：当某悬浮点出现故障时，需要放下该处的支撑轮，使支撑轮与轨道面接触，进入低速运行状态，正常工况的支撑轮处于收起的状态。如图4所示：当某悬浮点出现故障时，断开该处悬浮控制器与悬浮电磁铁的连接。并利用电源开关切换组模块将减重电源接入该悬浮点的电磁铁线圈上。

实施例

采用图1的结构，在一个悬浮架内，布置一个减重电源模块和一个接入悬浮电磁铁的电源切换开关组。该悬浮架长3.2米、自重G1＝65000N、额定载重G2＝25000N，由四个悬浮点支撑,单个悬浮点抵消的列车重力的分力为：F1＝(G1+G2)/4＝22500N。

打下支撑轮后，悬浮电磁铁与轨道之间的间隙为δ＝8mm。减重电源为恒流源，输出27A的恒定电流。如图2所示悬浮电磁铁的尺寸H和相关参数见下表。

采用图3的结构，当该悬浮架的某悬浮点出现故障，无法悬浮时，打下该处对应的支撑轮，此时，该支撑轮与轨道面的压力为F2＝F1＝22500N(未减重状态下的压力)。

采用图4的结构，先切断该故障悬浮点对应的悬浮控制器输出，打下支撑轮后，接入悬浮电磁铁的电源切换开关组工作，将减重电源与故障点的悬浮电磁铁连接，此时，在该悬浮电磁铁中，将通过恒定的27A的减重电流。

根据本实施例给出的尺寸进行仿真运算分析,得出当故障点的悬浮电磁铁线圈中通过恒定的27A的减重电流时，产生的电磁吸力为17960N。小于列车重力在该点处的分力F1。该电磁力的方向向上，使得悬浮点受到合力变为4540N，这样，该点支撑轮所受的压力也相应的降低为4540N。实现了减重的目的，减重的效果为：支撑轮承受的压力降低到减重前的约20％。

综上所述，本发明的减重装置是易于控制、切实可行的。可良好地用于吸力型中低速磁浮列车，有效地提供支撑轮的使用寿命，保障磁浮列车的正常运营。

上述针对较佳实施例的具体描述，本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。凡是根据上述描述做出各种可能的等同替换或改变，均被认为属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.磁浮列车悬浮故障减重技术应急处理辅助系统，应用于常规三节编组，每节有五个转向架，每个转向架由四个悬浮点提供悬浮力，每个悬浮点由两个悬浮电磁铁组的吸力悬浮型中低速磁浮列车；悬浮电磁铁组的常规供电由悬浮控制器输出电流实现，其特征在于，悬浮电磁铁组上连接有用于提供应急电源的减重电源模块，减重电源模块与悬浮控制器并联，使得减重电流与悬浮控制器输出电流采用并联的方式接入悬浮电磁铁；一电源切换开关组模块与减重电源模块连接，在接收由列车操纵台发送的控制指令后实施接通或关断减重电源模块对悬浮电磁铁的恒定减重电流。

2.根据权利要求1所述的磁浮列车悬浮故障减重技术应急处理辅助系统，其特征在于，减重电源模块可以是一个悬浮架上配置数个，也可以是数个悬浮架共用一个减重电源模块；每个悬浮电磁铁可以单独成为一个悬浮点，也可以由两个悬浮电磁铁并联组成一个悬浮点。

3.根据权利要求1所述的磁浮列车悬浮故障减重技术应急处理辅助系统，其特征在于，减重电源模块的电参数应使得其为悬浮电磁铁提供的恒定的减重电流所产生的电磁吸力接近并小于列车重力在该点的分力。

4.根据权利要求1所述的磁浮列车悬浮故障减重技术应急处理辅助系统，其特征在于，所述减重电源模块可以是恒定的电压源，也可以是恒定的电流源。