CN109141946A - 一种单模块悬浮控制系统实验检测平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了单模块悬浮控制系统实验检测平台，电机箱梁、轨道、电磁铁与底板平行设置，电机箱梁垂直设置在两个Γ形托臂内侧，电机箱梁下表面固定直线电机功能模块，轨道固定在底板上，电磁铁两端分别固定在两个托臂的下端，两个托臂前端各设置有一根防滚梁，两根防滚梁前端通过固定在底板上的受拉部分连接，Γ形托臂上端分别与一个固定在底板上的固定梁连接；所述托臂上端与固定梁之间还设置有与气路系统连接的气压表和空气弹簧。悬浮传感器采集电磁铁的信息发送给悬浮控制器，悬浮控制器发送控制信息给电磁铁和故障检测定位仪，故障检测定位仪进行评估。能够模拟真实悬浮控制系统的特性，结构简单，容易安装，操作方便，实验成本较低。

Description

一种单模块悬浮控制系统实验检测平台

技术领域

本发明涉及到磁悬浮列车领域，尤其涉及一种单模块悬浮控制系统实验检测平台。

背景技术

磁悬浮列车的悬浮控制系统由悬浮控制器、悬浮传感器和悬浮电磁铁组成。中低速磁浮列车悬浮控制系统在线试验检测平台要能对悬浮控制系统进行故障诊断，并对其动态性能进行测试。因此，所建立的在线试验检测平台要能模仿列车实际运行时的工况。现有的悬浮控制系统在线试验检测平台主体结构如图1至图3所示，该平台四根钢架101围成一个矩形，钢架之上设置载重架102，载重架102用以模拟车体的重量给悬浮控制系统配重。钢架101下方左右对称设置，左方电机箱梁103、轨道104、电磁铁105从上而下依次与地面平行设置，两个Γ形托臂106与电机箱梁103垂直设置，电机箱梁103两端固定在两个托臂106水平部分内侧，电机箱梁103下表面固定有直线电机功能模块107，轨道104由支架固定在地面上，电磁铁105两端分别固定在两个Γ形托臂106垂直部分的下端，两个托臂106水平部分前端各设置有一根防滚梁108，两根防滚梁108与右方对称部分的防滚梁108通过吊杆109连接。四个Γ形托臂106水平部分上表面与钢架101之间还设置空气弹簧110，空气弹簧110与气路系统连接，气路系统用于对空气弹簧进行充气和放气；电磁铁105通过线缆与悬浮控制系统连接，悬浮控制系统在线试验检测平台对悬浮控制器系统进行故障诊断，并对其动态性能进行测试。

但是这种结构的悬浮控制系统在线试验检测平台结构复杂，安装难度较大，操作不便，实验成本也较高。

发明内容

基于上述技术难题，本发明提供一种单模块悬浮控制系统实验检测平台，能够模拟真实悬浮控制系统的特性，结构简单，容易安装，操作方便，实验成本较低，该平台与现有技术中公开的技术方案不同。

本发明提供的单模块悬浮控制系统实验检测平台，电机箱梁、轨道、电磁铁从上而下依次与底板平行设置，两个Γ形托臂与电机箱梁垂直设置，电机箱梁两端固定在两个托臂水平部分内侧，电机箱梁下表面固定有直线电机功能模块，轨道由支架固定在底板上，电磁铁两端分别固定在两个Γ形托臂垂直部分的下端，电磁铁的两侧设置有悬浮传感器，两个托臂水平部分前端各设置有一根防滚梁，两根防滚梁前端通过受拉部分连接，受拉部分由支架固定在底板上，Γ形托臂水平部分上表面分别与一个固定梁的一端连接，固定梁的另一端固定在底板上；

所述Γ形托臂水平部分上端与固定梁之间还设置有气压表和空气弹簧，空气弹簧、气压表均与气路系统连接，气路系统用于对空气弹簧进行充气和放气；

电磁铁、悬浮传感器和故障定位检测仪分别通过线缆与悬浮控制器连接，悬浮传感器采集电磁铁的运动信息发送给悬浮控制器，悬浮控制器接收到电磁铁信息经处理后发送控制信息给电磁铁，同时磁浮控制器将控制信息发送给故障检测定位仪，故障检测定位仪对悬浮传感器和悬浮控制器状态进行评估。

优选地，所述气路系统包括地面风机、气缸，其中，地面风机通过气管与气缸连接，气缸通过气管与空气弹簧连接。

优选地，所述气路系统还包括节气阀和附加气室，所述空气弹簧通过节气阀连接附加气室。

优选地，所述检测平台还包括DC330V电源、DC110V电源和AC220V，DC330V电源和DC110V电源用于给悬浮控制器供电，AC220V给故障检测定位仪供电。

优选地，所述故障检测定位仪可对悬浮控制器的主接触器、熔断器、斩波器、电流传感器、散热风扇等进行故障诊断和定位。

优选地，所述故障检测定位仪可对悬浮控制器的信号处理、运算、控制和通讯功能进行诊断和故障定位。

优选地，所述故障检测定位仪可对悬浮控制器实现悬浮功能时的动态性能进行检测，从而定位控制器的故障隐患。

优选地，所述故障检测定位仪可对对悬浮控制器长时间工作后内部各功率器件的温升进行测试。

优选地，所述故障检测定位仪可对悬浮控制器的在外界强电磁辐射情况下的抗电磁辐射能力进行测试。

优选地，所述故障检测定位仪可对实现悬浮传感器静、动态故障进行检查和故障定位。

在原有的设计结构中，将单个转向架可分为两个相同的模块，转向架由左右两个相同的模块通过防滚梁连接而成。这两个模块的工作情况在理论上是一样的，因此本试验检测平台只取其中一个模块来做为测试平台主结构，该平台结构能够模拟真实悬浮控制系统的特性，且简化许多，安装难度减小，试验成本也会降低许多，并且操作起来也会相对双模块结构要方便。通过改变空簧的气压来达到改变电磁铁负载的目的，提高工作效率。

附图说明

图1为现有技术中悬浮控制系统在线试验检测平台的立体图；

图2为图1的主视图；

图3为图1的左视图；

图4为本发明提供的单模块悬浮控制系统实验检测平台的原理示意图；

图5为本发明提供的单模块悬浮控制系统实验检测平台的立体图；

图6为图5的主视图；

图7为本发明提供的单模块悬浮控制系统实验检测平台的电气系统示意框图。

图8为发明提供的单模块悬浮控制系统实验检测平台的气路系统示意图；

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。

需要说明的是，为便于描述，本实施例中的“上”、“下”、“前”、“后”是相对于实验检测平台结构而言，除为特殊说明的情况下，朝向底板方向为下，与向底板垂直相反的方向为上，简化轨排朝向Γ形托臂方向为后，简化轨排远离Γ形托臂方向为前。

参见图4至图7，图4为本发明提供的单模块悬浮控制系统实验检测平台的原理示意图，图5为本发明提供的单模块悬浮控制系统实验检测平台的立体图，图6为图5的主视图，图7为本发明提供的单模块悬浮控制系统实验检测平台的电气系统示意框图。

本发明提供的单模块悬浮控制系统实验检测平台，电机箱梁1、轨道2、电磁铁3从上而下依次与底板平行设置，两个Γ形托臂4与电机箱梁1垂直设置，电机箱梁1两端固定在两个托臂4水平部分内侧，电机箱梁1下表面固定有直线电机功能模块5，轨道2由支架固定在底板上，电磁铁3两端分别固定在两个Γ形托臂4垂直部分的下端，电磁铁3的两侧设置有悬浮传感器21，两个托臂4水平部分前端各设置有一根防滚梁6，两根防滚梁6前端通过受拉部分10连接，受拉部分10由支架固定在底板上，Γ形托臂4水平部分上表面分别与一个固定梁7的一端连接，固定梁7的另一端固定在底板上；

电机箱梁1两端固定在两个托臂4水平部分内侧，电机箱梁1下表面固定有直线电机功能模块5，即直线电机功能模块5设置在电机箱梁1与轨道2之间。轨道2由支架固定在底板上，电磁铁3两端分别固定在两个Γ形托臂4垂直部分的下端，当进行悬浮控制实验时，电磁铁3与轨道2相互作用，从而实现悬浮。Γ形托臂4用于固定电机箱梁1、电磁铁3及防滚梁6。直线电机功能模块5用以真实运行的磁浮列车上的模拟直线电机以保持与真实运行的磁浮列车直线电机安装情况和受力情况一致。2根防滚梁6通过受拉部分10连接，电机箱梁1、电磁铁3、托臂4、直线电机功能模块5、防滚梁6、受拉部分10构成单悬浮模块。固定梁7一端与Γ形托臂4水平部分上表面，固定梁7的另一端固定在底板上。固定梁7有两个主要作用：一是用于固定单悬浮模块，二是用于与空气弹簧相配合，模拟车载重量。受拉部分10连接防滚梁6，防止悬浮模块上浮后在水平方向上的游动和滚动，增强车身的强度和抗扭曲度的作用。所述Γ形托臂4水平部分上表面与固定梁7之间还设置有气压表9和空气弹簧8，空气弹簧8、气压表9均与气路系统30连接，气路系统30用于对空气弹簧9进行充气和放气；

当空气弹簧8充气膨胀时，会向上挤压固定梁7；固定梁7通过反作用力，施加给悬浮模块一个压力，从而增加电磁铁3的负载，达到车辆配重的效果，反之则减少电磁铁3的负载，达到车辆减重的效果。通过气路系统30通过对空气弹簧8的充气和放气，来实现对电磁铁3的加载和减载，从而达到改变电磁铁3负载的目的，提高了工作效率，气压表9连接空气弹簧8和固定梁7，可测出由空气弹簧8产生的气压值，并根据气压表9上的气压值推算出负载力的数值。

电磁铁3、悬浮传感器22和故障定位检测仪23分别通过线缆与悬浮控制器21连接，悬浮传感器22采集电磁铁3的运动信息发送给悬浮控制器21，悬浮控制器21接收到电磁铁3信息经处理后发送控制信息给电磁铁3，同时磁浮控制器21将控制信息发送给故障检测定位仪23，故障检测定位仪23对悬浮传感器22和悬浮控制器21状态进行评估。

单模块悬浮控制系统实验检测平台的电气系统包括悬浮控制系统和故障定位检测仪23，悬浮控制系统包括悬浮控制器21、悬浮传感器22和电磁铁3。电磁铁3、悬浮传感器22和故障定位检测仪23分别通过线缆与悬浮控制器21连接，悬浮传感器22将电磁铁3运动的间隙信号和加速度信号等信号传递给悬浮控制器21，悬浮控制器21接收到电磁铁3信息经处理后发送控制信息给电磁铁3，控制电磁铁3稳定悬浮在轨道之间。悬浮控制器21与故障检测定位仪23连接，将悬浮控制器21的控制信号发送给故障检测定位仪23，故障检测定位仪23对悬浮控制器21和悬浮传感器22的故障进行检测和定位，对悬浮控制器21和悬浮传感器22的维修和维护提供指导，并对悬浮控制器21的动态特性进行评价，并定位故障隐患，具体为：

实现悬浮控制器21主接触器、熔断器、斩波器、电流传感器、散热风扇等进行故障诊断和定位；实现对悬浮控制器21的信号处理、运算、控制和通讯功能进行诊断和故障定位。实现悬浮控制器21的动态性能测试，对悬浮控制器21实现悬浮功能时的动态性能进行检测，从而定位控制器的故障隐患；实现悬浮控制器21的温升测试和电磁兼容测试，对悬浮控制器21长时间工作后内部各功率器件的温升进行测试；对悬浮控制器21的在外界强电磁辐射情况下的抗电磁辐射能力进行测试；实现悬浮传感器22的故障诊断和故障定位，对悬浮间隙传感器和加速度传感器静、动态故障进行检查和故障定位。

所述检测平台还包括DC330V24电源、DC110V25电源和AC220V26电源，DC330V24电源和DC110V25电源用于给悬浮控制器21供电，AC220V26电源用于给故障检测定位仪23供电。

优选地，所述底板可以放置在水平地面上，也可以通过固定装置固定在水平地面上。

在原有的设计结构中，将单个转向架可分为两个相同的模块，转向架由左右两个相同的模块通过防滚梁连接而成。这两个模块的工作情况在理论上是一样的，因此本试验检测平台只取其中一个模块来做为测试平台主结构，该平台结构能够模拟真实悬浮控制系统的特性，且简化许多，安装难度减小，试验成本也会降低许多，并且操作起来也会相对双模块结构要方便。采用固定梁7来固定空气弹簧和轨道2，电磁铁3对轨道2的向下的悬浮力传递到固定梁7上，空气弹簧8向上的支撑力也传递到固定梁7上，悬浮力和空气弹簧的支撑力是大小相等、方向相反的两个力，这两个力在固定梁7上进行了抵消。两个力在传递过程中没有经过其他结构件环节，增加了整个系统的稳定性，并降低了整个系统产生共振的可能，减小了设备调试时间。该结构在减小复杂性和力传递结构件环节的同时，还降低了系统对安装精度要求和安装难度。

下面将对故障检测定位仪23对悬浮控制器21的诊断过程进行进一步的说明：

悬浮传感器22、故障检测定位仪23均与悬浮控制器21相连。悬浮传感器22将电磁铁3运动的间隙信号和加速度信号等信号传递给悬浮控制器21，用于对悬浮控制器21的性能进行检测。故障检测定位仪23通过悬浮控制器21获得电磁铁3的悬浮间隙、加速度及电流等信号，并在故障检测定位仪23上显示出来。当悬浮控制器21出现故障时，故障检测定位仪23可对其进行故障定位，以便于维修。当悬浮控制器21未出现故障、也可对其性能进行测试时，故障检测定位仪23可通过一系列指令使悬浮控制器21发送控制信息给电磁铁3，悬浮传感器22将电磁铁3运动的间隙信号和加速度信号等信号传递给悬浮控制器21，此时，故障检测定位仪23根据运行结果对悬浮控制器21性能进行综合判断。

当故障检测定位仪23给出“正常悬浮”指令时，悬浮控制器21发送控制信息给电磁铁3，控制电磁铁3按照“正常悬浮”的方式稳定悬浮在轨道之间。悬浮传感器22将电磁铁3运动的间隙信号和加速度信号等信号传递给悬浮控制器21，此时，故障检测定位仪23可通过CAN网或以太网获取悬浮控制器21内部信息，综合进行判断；

当故障检测定位仪23给出“叠加干扰”指令时，根据指令的不同，故障定位检测仪23中的信号发生器可产生不同频率和幅值的方波、正弦波、三角波等信号，叠加到悬浮传感器22信号上，悬浮控制器21发送控制信息给电磁铁3，控制电磁铁3以被干扰的方式运行。悬浮传感器22将电磁铁3运动的间隙信号和加速度信号等信号传递给悬浮控制器21，故障检测定位仪23可通过CAN网/以太网观测电磁铁悬浮曲线，对悬浮控制器21性能进行判断；

当故障检测定位仪23给出“模拟故障”指令时，故障检测定位仪23能够模拟出一个或多个传感器信号的异常的信号，通过悬浮控制器21发送异常信号的控制信息给电磁铁3，控制电磁铁3以故障的方式运行。悬浮传感器22将电磁铁3运动的间隙信号和加速度信号等信号传递给悬浮控制器21，故障检测定位仪23可通过CAN网/以太网观测电磁铁悬浮曲线，对悬浮控制器21性能进行判断；

故障检测定位仪23调节DC330V24电源输入的电压可以模拟电源故障，通过悬浮控制器21发送电源故障的控制信息给电磁铁3，控制电磁铁3以故障的方式运行。悬浮传感器22将电磁铁3运动的间隙信号和加速度信号等信号传递给悬浮控制器21，故障检测定位仪23可通过CAN网/以太网观测电磁铁3悬浮曲线，对悬浮控制器21性能进行判断；。

故障检测定位仪23只接通DC110V25电源，启动测试程序检查悬浮控制器21的弱电部分功能是否完备，是否存在故障；

故障检测定位仪23接通DC330V24电源和DC110V25电源，通过悬浮控制器21发送控制信息给连接电磁铁，故障检测定位仪23发出悬浮命令，电磁铁实现悬浮功能，检查悬浮控制器21强电部分电路是否存在故障；

通过气路系统对电磁铁3施加重载，检测悬浮控制器21过载能力；

故障检测定位仪23通过悬浮控制器21发送控制信息给电磁铁3，使电磁铁3长时间悬浮，检测悬浮控制器21的稳定性。

参见图8，图8为发明提供的单模块悬浮控制系统实验检测平台的气路系统示意图。

所述气路系统30包括地面风机31、气缸32，其中，地面风机31产生压缩空气，通过气管将压缩空气存储在气缸32中，气缸32向空气弹簧8打气，当气压表9得到相应载荷对应的压力值时，停止打气，达到控制空气弹簧8的进气量来达到调节空气弹簧8压力的目的。所述气路系统30还包括节气阀33和附加气室34，为了调节空气弹簧的刚度，每只空气弹簧配置了一个附加气室，所述空气弹簧8通过节气阀33连接附加气室34，实现二次悬挂的阻尼特性，节气阀33在气路中起阻尼作用。气路系统可通过人为方式进行调整，通过改变空簧的气压来达到改变电磁铁负载的目的，提高工作效率。以上对本发明所提供的一种单模块悬浮控制系统实验检测平台进行了详细介绍。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，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种单模块悬浮控制系统实验检测平台，其特征在于，电机箱梁、轨道、电磁铁从上而下依次与底板平行设置，两个Γ形托臂与电机箱梁垂直设置，电机箱梁两端固定在两个托臂水平部分内侧，电机箱梁下表面固定有直线电机功能模块，轨道由支架固定在底板上，电磁铁两端分别固定在两个Γ形托臂垂直部分的下端，电磁铁的两侧设置有悬浮传感器，两个托臂水平部分前端各设置有一根防滚梁，两根防滚梁前端通过受拉部分连接，受拉部分由支架固定在底板上，Γ形托臂水平部分上表面分别与一个固定梁的一端连接，固定梁的另一端固定在底板上；

所述Γ形托臂水平部分上端与固定梁之间还设置有气压表和空气弹簧，空气弹簧、气压表均与气路系统连接，气路系统用于对空气弹簧进行充气和放气；

电磁铁、悬浮传感器和故障定位检测仪分别通过线缆与悬浮控制器连接，悬浮传感器采集电磁铁的运动信息发送给悬浮控制器，悬浮控制器接收到电磁铁信息经处理后发送控制信息给电磁铁，同时磁浮控制器将控制信息发送给故障检测定位仪，故障检测定位仪对悬浮传感器和悬浮控制器状态进行评估。

2.根据权利要求1所述的单模块悬浮控制系统实验检测平台，其特征在于，所述气路系统包括地面风机、气缸，其中，地面风机通过气管与气缸连接，气缸通过气管与空气弹簧连接。

3.根据权利要求2所述的单模块悬浮控制系统实验检测平台，其特征在于，所述气路系统还包括节气阀和附加气室，所述空气弹簧通过节气阀连接附加气室。

4.根据权利要求3所述的单模块悬浮控制系统实验检测平台，其特征在于，所述检测平台还包括DC330V电源、DC110V电源和AC220V电源，DC330V电源和DC110V电源用于给悬浮控制器供电，AC220V电源用于给故障检测定位仪供电。

5.根据权利要求4所述的单模块悬浮控制系统实验检测平台，其特征在于，所述故障检测定位仪可对悬浮控制器的主接触器、熔断器、斩波器、电流传感器、散热风扇等进行故障诊断和定位。

6.根据权利要求5所述的单模块悬浮控制系统实验检测平台，其特征在于，所述故障检测定位仪可对悬浮控制器的信号处理、运算、控制和通讯功能进行诊断和故障定位。

7.根据权利要求6所述的单模块悬浮控制系统实验检测平台，其特征在于，所述故障检测定位仪可对悬浮控制器实现悬浮功能时的动态性能进行检测，从而定位控制器的故障隐患。

8.根据权利要求7所述的单模块悬浮控制系统实验检测平台，其特征在于，所述故障检测定位仪可对对悬浮控制器长时间工作后内部各功率器件的温升进行测试。

9.根据权利要求8所述的单模块悬浮控制系统实验检测平台，其特征在于，所述故障检测定位仪可对悬浮控制器的在外界强电磁辐射情况下的抗电磁辐射能力进行测试。

10.根据权利要求9所述的单模块悬浮控制系统实验检测平台，其特征在于，所述故障检测定位仪可对实现悬浮传感器静、动态故障进行检查和故障定位。