CN111272051B - 磁浮车辆悬浮传感器测量结果传输方法 - Google Patents

磁浮车辆悬浮传感器测量结果传输方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种磁浮车辆悬浮传感器测量结果传输方法，所述磁浮车辆悬浮传感器包括M个用于测量第一测量值的第一测量装置、M个用于传输第一测量值的第一通道；所述第一测量装置、第一测量值分别为间隙测量探头、间隙测量值，或所述第一测量装置、第一测量值分别为加速度传感器、加速度值，每个第一测量值至少由两个不同的第一通道传输，每个第一通道至少用于传输对应于两个不同的第一测量装置的第一测量值。

Description

磁浮车辆悬浮传感器测量结果传输方法
技术领域
本发明属于磁浮车辆技术领域，涉及一种磁浮车辆悬浮传感器测量结果传输方法。
背景技术
悬浮传感器是检测磁浮列车悬浮高度的“眼睛”，也是列车实现稳定悬浮的关键部件，它包括间隙测量装置和加速度测量装置组成。图1、图2为现有磁浮列车的悬浮传感器的布置位置示意图。如图1、2所示，悬浮传感器的壳体40设置在悬浮电磁铁60的端部，间隙测量装置30位于悬浮传感器的壳体40上方，且位于倒U型钢轨的下凹面，间隙测量装置30的间隙测量探头位于间隙测量装置30的顶部，位于轨道20下方。间隙测量装置利用电涡流效应原理，通过检测间隙测量探头与被测导体(轨道20)之间的电涡流效应来测量磁浮列车与轨道之间的间隙。加速度传感器401位于壳体40内部上侧壁，与轨道20平行。加速度传感器401通过MEMS加速度元件测量列车的垂向加速度。加速度传感器401检测的加速度信号、间隙测量探头检测的间隙发送给悬浮控制单元，悬浮控制单元通过计算，控制悬浮电磁铁的输出电流，从而使列车稳定悬浮在额定间隙范围内，实现列车稳定安全运行。
现有的悬浮传感器中测量数据传输中，每路间隙和加速度信号都通过各自的传输通道进行传输，当一路传输通道发生故障时，会导致该信号丢失，可能会造成悬浮系统失稳。
发明内容
本发明要解决的问题是针对现有磁浮列车悬浮传感器测量数据传输中存在的上述问题，提供一种磁浮车辆悬浮传感器测量结果传输方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种磁浮车辆悬浮传感器测量结果传输方法，所述磁浮车辆悬浮传感器包括M个用于测量第一测量值的第一测量装置、M个用于传输第一测量值的第一通道；
所述第一测量装置、第一测量值分别为加速度传感器、加速度值，或所述第一测量装置、第一测量值分别为间隙测量探头、间隙测量值；
每个第一测量值至少由两个不同的第一通道传输，每个第一通道至少用于传输对应于两个不同的第一测量装置的第一测量值。
本发明中，每个第一通道所传输的数据包括分别属于两个不同的第一测量装置的第一测量值。通过这样设置，即使某个第一通道故障，使得第一测量值丢失，也可在其他第一通道中获得这两个第一测量装置的第一测量值，从而避免当有第一通道出现故障时使得第一测量值丢失的问题，从而降低由于第一测量值丢失而对悬浮控制造成的影响。
上述技术方案中，所述磁浮车辆悬浮传感器还包括N个用于测量第二测量值的第二测量装置、N个用于传输第二测量值的第二通道，所述N个第二测量装置分别通过N个第二通道与位于司机室的列车控制单元连接；
若所述第一测量装置、第一测量值分别为加速度传感器、加速度值，则所述第二测量装置、第二测量值分别为间隙测量探头、间隙测量值；
若所述第一测量装置、第一测量值分别为间隙测量探头、间隙测量值，则所述第二测量装置、第二测量值分别为加速度传感器、加速度值；
每个第二测量值至少由两个不同的第二通道传输，每个第二通道至少用于传输对应于两个不同的第二测量装置的第二测量值。
本发明中，每个第二通道所传输的数据包括分别属于两个不同的第二测量装置的第二测量值。通过这样设置，即使某个第二通道故障，使得第二测量值丢失，也可在其他第二通道中获得这两个第二测量装置的第二测量值，从而避免当有第二通道出现故障时使得第二测量值丢失的问题，因此，可以避免当某个第一通道或某个第二通道故障时，造成的间隙测量值和加速度值丢失的问题，从而降低由于测量值丢失而对悬浮控制造成的影响。即使多个第一通道、第二通道发生故障，在工作正常的其他传输通道也可以获得较多的测量值，最大程度上降低传输通道故障对悬浮控制造成的影响。
上述技术方案中，定义m为序号，m＝1,2,…,M；
当m＝1,2,…,M-1时，第m个第一通道传输第m个第一测量装置的第一测量值和第m+1个第一测量装置的第一测量值；
当m＝M时，第m个第一通道用于传输第m个第一测量装置的第一测量值和第1个第一测量装置的第一测量值。
上述技术方案中，定义n为序号，n＝1,2,…,N；
当n＝1,2,…,N-1时，第n个第二通道传输第n个第二测量装置的第二测量值和第n+1个第二测量装置的第二测量值；
当n＝N时，第n个第二通道用于传输第n个第二测量装置的第二测量值和第1个第二测量装置的第二测量值。
上述技术方案中，所述第一测量装置、第一测量值分别为间隙测量探头、间隙测量值，M个间隙测量探头分别设置于沿轨道方向的M个位置上；
所述磁浮车辆悬浮传感器还包括用于测量第一测量值的M个辅助间隙测量探头，所述M个辅助间隙测量探头分别设置于所述M个位置上；在同一个位置上设置的间隙测量探头、辅助间隙测量探头在磁浮车辆高度方向上位于不同的高度位置；
每个第一通道至少用于传输位于沿轨道方向的一个位置的间隙测量探头的间隙测量值和位于与所述一个位置不同的位置的辅助间隙测量探头的间隙测量值。
本发明中，在沿轨道方向上的同一个位置上，设置位于不同高度位置的间隙测量探头、辅助间隙测量探头，相互叠加的两个测量探头所占据的空间较小，相比于现有技术中在轨道方向上的一个位置只设置一个测量探头的情况，本发明可以在较少的位置布置叠加的测量探头，使得本发明对布置空间的需求大大减小。由于在同一个位置上设置的间隙测量探头、辅助间隙测量探头均测量该位置的间隙测量值，因此，设置每个第一通道至少用于传输位于沿轨道方向的一个位置的间隙测量探头的间隙测量值和位于与所述一个位置不同的位置的辅助间隙测量探头的间隙测量值。通过这样设置，使得即使某个位置的第一通道发生故障，无法传输该位置的间隙测量探头的间隙测量值和与该位置不同的位置的辅助间隙测量探头的间隙测量值，通过其他第一通道，仍可以得到该位置的辅助间隙测量探头的间隙测量值，以及所述与该位置不同的位置的间隙测量探头的间隙测量值，从而可以避免测量数据丢失的问题，从而避免对悬浮控制产生影响。
上述技术方案中，定义s为序号，s＝1,2,…,M；
当s＝1,2,…,M-1时，第s个第一通道传输第s个间隙测量探头的间隙测量值和第s+1个辅助间隙测量探头的间隙测量值；
当s＝M时，第s个第一通道传输第s个间隙测量探头的间隙测量值和第1个辅助间隙测量探头的间隙测量值；
第s个间隙测量探头和第s个辅助间隙测量探头在沿轨道方向上均位于第s个位置。
本发明中，通过在悬浮传感器的测量结果传输中采用两组数据冗余传输模式，能够有效避免因传输通道故障，造成间隙或加速度信号丢失问题，从而提高悬浮系统的可靠性与可用性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的悬浮传感器所在位置的立体结构示意图；
图2为本发明实施例的悬浮传感器所在位置的侧视示意图；
图3为本发明实施例的间隙测量单元中各个子间隙测量单元中间隙测量探头、辅助间隙测量探头的布置位置示意图；
图4为本发明实施例的加速度传感器的位置示意图；
图5为本发明实施例的一种实施方式的间隙测量值的信号传输协议；
图6为本发明实施例的一种实施方式的加速度值的信号传输协议。
图7为本发明实施例的另一种实施方式间隙测量值的信号传输协议。
上述附图中，1、间隙测量探头，2、辅助间隙测量探头，10、磁悬浮车辆，20、轨道，30、间隙测量装置，40、悬浮传感器的壳体，401、加速度传感器，60、悬浮电磁铁。
具体实施方式
下面将结合本申请的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
本发明提供一种磁浮车辆悬浮传感器测量结果传输方法，所述磁浮车辆悬浮传感器包括M个用于测量第一测量值的第一测量装置、M个用于传输第一测量值的第一通道；
所述第一测量装置、第一测量值分别为间隙测量探头1、间隙测量值，或所述第一测量装置、第一测量值分别为加速度传感器401、加速度值，其特征在于，
每个第一测量值至少由两个不同的第一通道传输，每个第一通道至少用于传输对应于两个不同的第一测量装置的第一测量值。
在优选的技术方案中，所述磁浮车辆悬浮传感器还包括N个用于测量第二测量值的第二测量装置、N个用于传输第二测量值的第二通道；
若所述第一测量装置、第一测量值分别为加速度传感器401、加速度值，则所述第二测量装置、第二测量值分别为间隙测量探头1、间隙测量值；
若所述第一测量装置、第一测量值分别为间隙测量探头1、间隙测量值，则所述第二测量装置、第二测量值分别为加速度传感器401、加速度值；
每个第二测量值至少由两个不同的第二通道传输，每个第二通道至少用于传输对应于两个不同的第二测量装置的第二测量值。
在每个第一通道的间隙信号传输协议中，2个第一测量值和位于2个第一测量值之前的同步字在同一帧数据中传输。
在每个第二通道的间隙信号传输协议中，2个第二测量值和位于2个第二测量值之前的同步字在同一帧数据中传输。
关于数据传输方法为机车领域数据通信的常用技术，本领域技术人员可以理解。
如图5所示，在一种优选的技术方案中，定义m为序号，m＝1,2,…,M；第一测量装置、第一测量值分别为间隙测量探头1、间隙测量值；
当m＝1,2,…,M-1时，第m个第一通道Xm传输第m个第一测量装置的第一测量值Am和第m+1个第一测量装置的第一测量值Am+1，例如第1个第一通道X1传输第1个第一测量装置的第一测量值A1和第2个第一测量装置的第一测量值A2；
当m＝M时，第M个第一通道XM用于传输第M个第一测量装置的第一测量值AM和第1个第一测量装置的第一测量值A1。
如图6所示，在优选的技术方案中，定义n为序号，n＝1,2,…,N；第二测量装置、第二测量值分别为加速度传感器401、加速度值；
当n＝1,2,…,N-1时，第n个第二通道Yn传输第n个第二测量装置的第二测量值Bn和第n+1个第二测量装置的第二测量值Bn+1，例如第1个第二通道Y1传输第1个第二测量装置的第二测量值B1和第2个第二测量装置的第二测量值B2；
当n＝N时，第N个第二通道YN用于传输第N个第二测量装置的第二测量值BN和第1个第二测量装置的第二测量值B1。
在优选的技术方案中，所述第一测量装置、第一测量值分别为间隙测量探头1、间隙测量值，M个间隙测量探头1分别设置于沿轨道方向的M个位置上；
所述磁浮车辆悬浮传感器还包括用于测量第一测量值的M个辅助间隙测量探头2，所述M个辅助间隙测量探头2分别设置于所述M个位置上；在同一个位置上设置的间隙测量探头1、辅助间隙测量探头2在磁浮车辆高度方向上位于不同的高度位置；
每个第一通道至少用于传输位于沿轨道方向的一个位置的间隙测量探头1的间隙测量值和位于与所述一个位置不同的位置的辅助间隙测量探头2的间隙测量值。
如图7所示，在优选的技术方案中，定义s为序号，s＝1,2,…,M；
当s＝1,2,…,M-1时，第s个第一通道Xs传输第s个间隙测量探头1的间隙测量值As,1和第s+1个辅助间隙测量探头2的间隙测量值As+1,2；例如，第1个第一通道X1传输第1个间隙测量探头1的间隙测量值A1,1和第2个辅助间隙测量探头2的间隙测量值A2,2。
当s＝M时，第M个第一通道XM传输第M个间隙测量探头1的间隙测量值AM,1和第1个辅助间隙测量探头2的间隙测量值A1,2；
第s个间隙测量探头1和第s个辅助间隙测量探头2在沿轨道方向上均位于第s个位置。
本发明中，第一通道、第二通道为磁浮车辆悬浮传感器中现有的结构，例如可采用串行总线或其他总线形式。两个不同的第一测量装置的第一测量值在同一个第一通道中可通过串行的形式传输，两个不同的第二测量装置的第二测量值在同一个第二通道中可通过串行的形式传输。M个第一测量装置可分别通过M个第一通道与位于司机室的列车控制单元连接。N个第二测量装置可分别通过N个第二通道与位于司机室的列车控制单元连接。间隙测量探头1、辅助间隙测量探头2均可采用感应线圈，本领域技术人员可以理解。
本发明中，间隙测量值和加速度值均采用一个通道传输两组数据的冗余传输方式，能提升悬浮传感器的可靠性和可用性；
一种磁浮车辆的间隙测量单元，包括M个子间隙测量单元，所述M个子间隙测量单元分别设置于沿轨道方向的M个位置上，M≥2，每个子间隙测量单元均包括间隙测量探头1、辅助间隙测量探头2。在同一个位置的同一个子间隙测量单元中，间隙测量探头1、辅助间隙测量探头2在磁浮车辆高度方向上位于不同的高度位置。在同一个位置的同一个子间隙测量单元中，定义间隙测量探头1在轨道方向上的投影为第一投影，定义辅助间隙测量探头2在轨道方向上的投影为第二投影；
所述第一投影的长度大于第二投影的长度，所述第二投影在第一投影内，且所述第一投影、第二投影的端点互不重合。
在一种优选实施方式中，定义第一方向位于轨道所在平面上且垂直于轨道方向，定义第一直线穿过第一投影的中心且在第一方向上延伸，定义第二直线穿过第二投影的中心且在第一方向上延伸，定义第三投影为所述间隙测量探头1在轨道平面的投影，定义第四投影为所述辅助间隙测量探头2在轨道平面的投影，所述第三投影为关于第一直线为对称轴的轴对称图形，所述第四投影为关于第二直线为对称轴的轴对称图形，所述第一投影的中心、第二投影的中心相互重合。
在一种优选实施方式中，所述第三投影、第四投影的形状为矩形或圆形或椭圆形。
间隙测量探头1和辅助间隙测量探头2检测的间隙信号采用一个通道传输两组数据的冗余传输方式。若第一测量装置、第一测量值分别为间隙测量探头1、间隙测量值，则：第1个第一通道传输第1个位置的间隙测量探头1和第2个位置的辅助间隙测量探头2的测量数据。第2个第一通道传输第2个位置的间隙测量探头2和第3个位置的辅助间隙测量探头2的测量数据，…，第N-1个第一通道传输第N-1个位置的间隙测量探头1和第N个位置的辅助间隙测量探头2的测量数据，第N个第一通道传输第N个位置的间隙测量探头1和第1个位置的辅助间隙测量探头2的测量数据。即使任意一个第一通道发生故障，都能保证悬浮传感器可以输出所有不同位置的间隙信号。
加速度信号采用一个通道传输两组数据的冗余传输方式。若第二测量装置、第二测量值分别为加速度传感器401、加速度值，则：第1个第二通道传输第1个加速度传感器401和第2个加速度传感器401的测量数据，第2个第二通道传输第2个加速度传感器401和加速度传感器401和第3个加速度传感器的测量数据，…，第N-1个第二通道传输第N-1个加速度传感器401和第N个加速度传感器401的测量数据，第N个第二通道传输第N个加速度传感器401和第1个加速度传感器401的测量数据，任意一个传输通道故障，都能保证悬浮传感器输出所有加速度传感器401的加速度信号。
图5为本发明的加速度传感器401位置示意图，加速度传感器401安装在悬浮传感器壳体内部。加速度传感器401安装后与间隙测量探头1、辅助间隙测量探头2相互平行。根据目前中低速磁浮车辆悬浮系统控制要求，悬浮传感器加速度数量为2个或3个，即可满足悬浮控制需求。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均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的部分互相参见即可。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (5)

1.一种磁浮车辆悬浮传感器测量结果传输方法，所述磁浮车辆悬浮传感器包括M个用于测量第一测量值的第一测量装置、M个用于传输第一测量值的第一通道；
所述第一测量装置、第一测量值分别为间隙测量探头（1）、间隙测量值，或所述第一测量装置、第一测量值分别为加速度传感器（401）、加速度值，其特征在于，
每个第一测量值至少由两个不同的第一通道传输，每个第一通道至少用于传输对应于两个不同的第一测量装置的第一测量值；
定义m为序号，m=1,2,…,M；
当m=1,2,…,M-1时，第m个第一通道传输第m个第一测量装置的第一测量值和第m+1个第一测量装置的第一测量值；
当m=M时，第m个第一通道用于传输第m个第一测量装置的第一测量值和第1个第一测量装置的第一测量值。
2.根据权利要求1所述的磁浮车辆悬浮传感器测量结果传输方法，其特征在于：
所述磁浮车辆悬浮传感器还包括N个用于测量第二测量值的第二测量装置、N个用于传输第二测量值的第二通道；
若所述第一测量装置、第一测量值分别为加速度传感器（401）、加速度值，则所述第二测量装置、第二测量值分别为间隙测量探头（1）、间隙测量值；
若所述第一测量装置、第一测量值分别为间隙测量探头（1）、间隙测量值，则所述第二测量装置、第二测量值分别为加速度传感器（401）、加速度值；
每个第二测量值至少由两个不同的第二通道传输，每个第二通道至少用于传输对应于两个不同的第二测量装置的第二测量值。
3.根据权利要求2所述的磁浮车辆悬浮传感器测量结果传输方法，其特征在于：
定义n为序号，n=1,2,…,N；
当n=1,2,…,N-1时，第n个第二通道传输第n个第二测量装置的第二测量值和第n+1个第二测量装置的第二测量值；
当n=N时，第n个第二通道用于传输第n个第二测量装置的第二测量值和第1个第二测量装置的第二测量值。
4.根据权利要求1所述的磁浮车辆悬浮传感器测量结果传输方法，其特征在于：所述第一测量装置、第一测量值分别为间隙测量探头（1）、间隙测量值，M个间隙测量探头（1）分别设置于沿轨道方向的M个位置上；
所述磁浮车辆悬浮传感器还包括用于测量第一测量值的M个辅助间隙测量探头（2），所述M个辅助间隙测量探头（2）分别设置于所述M个位置上；在同一个位置上设置的间隙测量探头（1）、辅助间隙测量探头（2）在磁浮车辆高度方向上位于不同的高度位置；
每个第一通道至少用于传输位于沿轨道方向的一个位置的间隙测量探头（1）的间隙测量值和位于与所述一个位置不同的位置的辅助间隙测量探头（2）的间隙测量值。
5.根据权利要求4所述的磁浮车辆悬浮传感器测量结果传输方法，其特征在于：
定义s为序号，s=1,2,…,M；
当s=1,2,…,M-1时，第s个第一通道传输第s个间隙测量探头（1）的间隙测量值和第s+1个辅助间隙测量探头（2）的间隙测量值；
当s=M时，第s个第一通道传输第s个间隙测量探头（1）的间隙测量值和第1个辅助间隙测量探头（2）的间隙测量值；
第s个间隙测量探头（1）和第s个辅助间隙测量探头（2）在沿轨道方向上均位于第s个位置。
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