CN111619361A - 一种磁浮列车车重的监测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种磁浮列车车重的监测方法及系统，通过实时采集磁浮列车的悬浮电流，将悬浮电流输入预先设定的车重模型进行计算，获取磁浮列车的实时车重，比较实时车重与预设车重阈值的大小，若实时车重超过预设车重阈值，启动报警。在本申请提供的磁浮列车车重的监测方法及系统中，将实时采集的磁浮列车的悬浮电流输入预先设定的车重模型进行实时计算，从而得到磁浮列车的实时车重，并在实时车重超过预设车重阈值时启动报警，为精确监测磁浮列车的全状态和准确预判故障提供可靠支撑。

Description

一种磁浮列车车重的监测方法及系统

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，具体地说，涉及一种磁浮列车车重的监测方法及系统。

背景技术

随着我国各大城市的飞速发展，交通拥堵已成为城市的首要固疾。磁浮列车是一种采用无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统的新型交通运输工具。其中，高速磁浮列车的时速可达500公里以上，中低速磁浮列车的时速在100-160公里之间。

当前磁浮列车的运行原理主要为：基于电磁力提供的悬浮力，由悬浮力支撑磁浮列车整体车重产生的重力使磁浮列车无接触式的平稳运行于轨道上。由此可知，当前电磁力所提供的悬浮力是否能够支撑磁浮列车整体车重产生的重力是磁浮列车运行的基本保障。在现有技术中，磁浮列车的整体车重在运行过程中会产生变化，但是，目前的技术无法实时准确地监测磁浮列车运行过程中的整体车重的变化，此车重变化参数缺失导致无法对磁浮列车的全状态进行精确监测，也无法准确对故障进行预判。

因此，目前亟需一种对磁浮列车运行过程中的整体车重的变化进行监测的方案，以便于为精确监测磁浮列车的全状态和准确预判故障提供可靠支撑。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种磁浮列车车重的监测方法及系统，以实现实时监测磁浮列车运行过程中的整体车重的变化，为精确监测磁浮列车的全状态和准确预判故障提供可靠支撑的目的。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一方面，本申请提供一种磁浮列车车重的监测方法，所述监测方法包括：

实时采集磁浮列车的悬浮电流；

将所述悬浮电流输入预先设定的车重模型进行计算，获取所述磁浮列车的实时车重，所述预先设定的车重模型基于所述磁浮列车的悬浮相关参数、悬浮电流和实时车重的对应关系建立，所述悬浮相关参数至少包括磁浮列车的悬浮电磁铁数量、悬浮电磁铁上的线圈匝数、悬浮电磁铁有效磁通面积、磁导率和悬浮间隙；

比较所述实时车重与预设车重阈值的大小；

若所述实时车重超过所述预设车重阈值，启动报警。

可选的，所述获取所述磁浮列车的实时车重之后，还包括：

存储所述实时车重，并显示。

可选的，预先设定车重模型的过程包括：

获取磁浮列车的悬浮相关参数和参考悬浮电流i，所述悬浮相关参数至少包括磁浮列车的悬浮电磁铁数量K、悬浮电磁铁上的线圈匝数N、悬浮电磁铁有效磁通面积A、磁导率μ₀和悬浮间隙Z；

根据

的对应关系，建立车重模型，得到预先设定的车重模型；

其中，F表示磁浮列车的悬浮力，m表示磁浮列车的车重，g表示重力加速度。

可选的，所述启动报警，包括：

启动蜂鸣报警和/或启动闪烁信号灯。

另一方面，本申请提供一种磁浮列车车重的监测系统，所述监测系统包括：

电流传感器，用于实时采集磁浮列车的悬浮电流；

处理器，用于将所述悬浮电流输入预先设定的车重模型进行计算，获取所述磁浮列车的实时车重，所述预先设定的车重模型基于所述磁浮列车的悬浮相关参数、悬浮电流和实时车重的对应关系建立，所述悬浮相关参数至少包括磁浮列车的悬浮电磁铁数量、悬浮电磁铁上的线圈匝数、悬浮电磁铁有效磁通面积、磁导率和悬浮间隙；比较所述实时车重与预设车重阈值的大小；若所述实时车重超过所述预设车重阈值，向报警器发送报警信号；

所述报警器，用于基于所述报警信号，启动报警。

可选的，所述监测系统还包括：

存储器，用于存储所述实时车重；

显示器，用于显示所述实时车重。

可选的，所述处理器还用于：

获取磁浮列车的悬浮相关参数和参考悬浮电流i，根据

的对应关系，建立车重模型，得到预先设定的车重模型；

其中，所述悬浮相关参数至少包括磁浮列车的悬浮电磁铁数量K、悬浮电磁铁上的线圈匝数N、悬浮电磁铁有效磁通面积A、磁导率μ₀和悬浮间隙Z，F表示磁浮列车的悬浮力，m表示磁浮列车的车重，g表示重力加速度。

可选的，所述报警器包括：蜂鸣器和/或警示灯；

所述蜂鸣器，用于基于所述处理器发送的报警信号，启动蜂鸣报警；

所述警示灯，用于基于所述处理器发送的报警信号，启动闪烁信号灯。

可选的，所述报警器包括：声光报警器；

所述声光报警器，用于基于所述处理器发送的报警信号，执行声光报警操作。

本申请提供的磁浮列车车重的监测方法及系统，通过实时采集磁浮列车的悬浮电流，将悬浮电流输入预先设定的车重模型进行计算，获取磁浮列车的实时车重，比较实时车重与预设车重阈值的大小，若实时车重超过预设车重阈值，启动报警。在本申请提供的磁浮列车车重的监测方法及系统中，将实时采集的磁浮列车的悬浮电流输入预先设定的车重模型进行实时计算，从而得到磁浮列车的实时车重，并在实时车重超过预设车重阈值时启动报警，为精确监测磁浮列车的全状态和准确预判故障提供可靠支撑。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请公开的一种磁浮列车车重的监测方法的流程图；

图2本申请公开的一种磁浮列车车重的监测系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，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。

在背景技术中我们知道，目前的技术无法实时准确地监测磁浮列车运行过程中的整体车重的变化，此车重变化参数缺失导致无法对磁浮列车的全状态进行精确监测，也无法准确对故障进行预判。

为此，本申请提供一种磁浮列车车重的监测方法及系统，以实现实时监测磁浮列车运行过程中的整体车重的变化，为精确监测磁浮列车的全状态和准确预判故障提供可靠支撑的目的。

需要说明的是，在本申请中，磁浮列车车重指的是磁浮列车整体产生的重量，也就是说磁浮列车自身的重量与磁浮列车载重之和。还需要说明的是，本申请提供的方案可以适用于中低速磁浮列车。

请参见图1，图1为本申请公开的一种磁浮列车车重的监测方法的流程图，该监测方法包括以下步骤：

S101：实时采集磁浮列车的悬浮电流。

在具体实现步骤S101的过程中，可以采用电流传感器对磁浮列车的悬浮电流进行实时采集。

需要说明的是，悬浮电流指的是流经悬浮电磁铁上的线圈中的电流。具体的，该电流传感器实时采集流经悬浮电磁铁上的线圈中的电流。

在具体实施中，电流传感器可以位于磁浮列车给悬浮电磁铁上的线圈供电的悬浮控制器内，也可以将电流传感器安装在磁浮列车的悬浮电磁铁上的线圈两侧，在此不做限制。

悬浮电磁铁指的是在磁浮列车车体底部的两侧倒转向上环抱F型轨安装的电磁铁。

S102：将悬浮电流输入预先设定的车重模型进行计算，获取磁浮列车的实时车重。

在S102中，该预先设定的车重模型基于磁浮列车的悬浮相关参数、悬浮电流和实时车重的对应关系建立。

悬浮相关参数至少包括磁浮列车的悬浮电磁铁数量K、悬浮电磁铁上的线圈匝数N、悬浮电磁铁有效磁通面积A、磁导率μ₀和悬浮间隙Z。

需要说明的是，悬浮电磁铁数量K指的是安装在磁浮列车车体底部的两侧倒转向上环抱F轨的所有电磁铁的数量。

悬浮电磁铁上的线圈匝数N指的是安装在磁浮列车车体底部的两侧倒转向上环抱F轨的电磁铁的线圈匝数。

悬浮电磁铁有效磁通面积A指的是安装在磁浮列车车体底部的两侧倒转向上环抱F轨的电磁铁的线圈通电后产生的磁场，穿过与该磁场方向垂直的平面上的磁通量的面积。

磁导率μ₀表征真空磁导率。

悬浮间隙Z指的是悬浮电磁铁与F轨磁极之间的间隙。实施中，悬浮间隙可以由悬浮间隙传感器检测间隙信号来确定。

由于预先设定的车重模型是基于磁浮列车的悬浮相关参数、悬浮电流和实时车重的对应关系建立的，执行步骤S101获得磁浮列车的悬浮电流，将悬浮电流输入该车重模型，即可获得磁浮列车的实时车重。

下面对预先设定该车重模型的过程进行介绍。

预先设定该车重模型的过程包括以下步骤：

S1021：获取磁浮列车的悬浮相关参数和参考悬浮电流i。

需要说明的是，参考悬浮电流为与车重对应的已知悬浮电流。也可以理解为，参考悬浮电流为已知车重的情况下所使用的满足要求的悬浮电流。

S1022：根据

的对应关系，建立车重模型，得到预先设定的车重模型。

其中，F表示磁浮列车的悬浮力，m表示磁浮列车的车重，g表示重力加速度。

例如，磁浮列车的悬浮电磁铁数量K为40块，磁浮列车的悬浮电磁铁上的线圈匝数为300匝，磁浮列车的悬浮电磁铁有效磁通面积为0.03平方米，磁浮列车的磁导率为4π*10^-7亨/米，磁浮列车的悬浮间隙为8毫米，磁浮列车的参考悬浮电流为30安培，该参考悬浮电流对应的满足要求的车重为47.69吨，根据

构建车重模型。

可选的，在具体实现步骤S102之后，将实时车重进行存储，并显示。

S103：比较实时车重与预设车重阈值的大小。

在S103中，实时车重指磁浮列车的实时车重，是磁浮列车自身的重量与磁浮列车实时载重之和。

在前述中我们知道，磁浮列车车重指的是磁浮列车整体产生的重量，即磁浮列车自身的重量与磁浮列车载重之和。在磁浮列车运行过程中，随着所载人员数目及物品多少的变化等等，磁浮列车载重会发生改变，磁浮列车整体产生的重量也会随之发生改变。

例如，磁浮列车所载人员从200人增加至300人时，磁浮列车整体产生的重量会变大。因此，需要获取磁浮列车的实时车重的情况以实现实时监测运行过程中磁浮列车的整体车重的变化。

优选的，预设车重阈值可以设置为磁浮列车处于AW2(定员载荷)工况时，磁浮列车对应的车重。

可选的，预设车重阈值也可以设置为磁浮列车处于AW3(超员载荷)工况时，磁浮列车对应的车重。

可选的，预设车重阈值还可以设置为介于磁浮列车处于AW2(定员载荷)工况时对应的车重与磁浮列车处于AW3(超员载荷)工况时对应的车重之间的数值。

需要说明的是，不同的车型，设置的预设车重阈值也不同，在实际应用中可以根据具体的车型来设置。

为便于理解上述示出的内容，下面举例进行说明：

例如，车型为BWM的磁浮列车，定员载荷为500人，超员载荷为650人；

车型为VOL的磁浮列车，定员载荷为800人，超员载荷为1000人；

那么，车型为BWM的磁浮列车，其预设车重阈值可以设置为该磁浮列车所载500人时对应的车重，也可以设置为该磁浮列车所载650人时对应的车重，亦可以设置为该磁浮列车所载500人时对应的车重至该磁浮列车所载650人时对应的车重之间的任一数值；

同理，车型为VOL的磁浮列车，其预设车重阈值可以设置为该磁浮列车所载800人时对应的车重，也可以设置为该磁浮列车所载1000人时对应的车重，亦可以设置为该磁浮列车所载800人时对应的车重至该磁浮列车所载1000人时对应的车重之间的任一数值。

具体实现中可以根据具体场景应用需要进行设置。上述仅为部分示例，实际情况中还可以有其他设置方式。

S104：若实时车重超过预设车重阈值，启动报警。

在具体实现步骤S104的过程中，若实时车重超过预设车重阈值，根据报警器的不同，启动报警的方式可以有很多种。

可选的，若报警器为蜂鸣器，则当实时车重超过预设车重阈值可以启动蜂鸣报警提醒运营人员。

可选的，若报警器为警示灯，则当实时车重超过预设车重阈值可以启动闪烁信号灯提醒运营人员。

可选的，若报警器包括蜂鸣器和警示灯，则当实时车重超过预设车重阈值可以启动蜂鸣报警同时启动闪烁信号灯提醒运营人员。

可选的，若报警器为声光报警器，则当实时车重超过预设车重阈值可以启动声光报警操作提醒运营人员。

本申请提供的磁浮列车车重的监测方法，通过实时采集磁浮列车的悬浮电流，将悬浮电流输入预先设定的车重模型进行计算，获取磁浮列车的实时车重，比较实时车重与预设车重阈值的大小，若实时车重超过预设车重阈值，启动报警。在本申请提供的磁浮列车车重的监测方法中，将实时采集的磁浮列车的悬浮电流输入预先设定的车重模型进行实时计算，从而得到磁浮列车的实时车重，并在实时车重超过预设车重阈值时启动报警，为精确监测磁浮列车的全状态和准确预判故障提供可靠支撑。另外，存储并显示磁浮列车的实时车重，可以让运营人员直观地了解磁浮列车实时车重的情况，以便于运营人员及时地做出相应的处理措施，可以减少甚至避免磁浮列车实时车重超过预设车重阈值的现象，能够有效地提高磁浮列车运行的安全性。

本申请上述公开了一种磁浮列车车重的监测方法，相应的，本申请还公开一种磁浮列车车重的监测系统，说明书中关于两者的描述可以相互参考。

请参见图2，图2为本申请公开的一种磁浮列车车重的监测系统的结构示意图。该监测系统包括：电流传感器201、处理器202和报警器203。

电流传感器201用于：实时采集磁浮列车的悬浮电流。

需要说明的是，悬浮电流指的是流经悬浮电磁铁上的线圈中的电流。

具体的，该电流传感器201实时采集流经悬浮电磁铁上的线圈中的电流。

在具体实施中，电流传感器可以位于磁浮列车给悬浮电磁铁供电的悬浮控制器内，也可以将电流传感器安装在磁浮列车的悬浮电磁铁上的线圈两侧，在此不做限制。

悬浮电磁铁指的是在磁浮列车车体底部的两侧倒转向上环抱F轨安装的电磁铁。

处理器202用于：接收电流传感器201采集到的悬浮电流，将悬浮电流输入预先设定的车重模型进行计算，获取磁浮列车的实时车重，所述预先设定的车重模型基于所述磁浮列车的悬浮相关参数、悬浮电流和实时车重的对应关系建立，所述悬浮相关参数至少包括磁浮列车的悬浮电磁铁数量、悬浮电磁铁上的线圈匝数、悬浮电磁铁有效磁通面积、磁导率和悬浮间隙；比较实时车重与预设车重阈值的大小；若实时车重超过预设车重阈值，向报警器203发送报警信号。

可选的，处理器202还用于：

获取磁浮列车的悬浮相关参数和参考悬浮电流i，根据

的对应关系，建立车重模型，得到预先设定的车重模型；

其中，悬浮相关参数至少包括磁浮列车的悬浮电磁铁数量K、悬浮电磁铁上的线圈匝数N、悬浮电磁铁有效磁通面积A、磁导率μ₀和悬浮间隙Z，F表示磁浮列车的悬浮力，m表示磁浮列车的车重，g表示重力加速度。

报警器203用于：基于报警信号，启动报警。

在本申请中，该报警器可以为蜂鸣器和/或警示灯，也可以为声光报警器。

若报警器203为蜂鸣器，当蜂鸣器接收到处理器202发送的报警信号时，基于该报警信号执行蜂鸣报警。

若报警器203为警示灯，当警示灯接收到处理器202发送的报警信号时，基于该报警信号执行闪烁信号灯。

若报警器203包括蜂鸣器和警示灯，当蜂鸣器和警示灯接收到处理器202发送的报警信号时，基于该报警信号执行蜂鸣报警同时执行闪烁信号灯。

若报警器203为声光报警器，当声光报警器接收到处理器202发送的报警信号时，基于该报警信号执行声光报警操作。

可选的，该监测系统还包括：存储器和显示器。

存储器用于：存储处理器202获取的磁浮列车的实时车重。

显示器用于：显示磁浮列车的实时车重。具体的，显示器用于显示处理器202获取的磁浮列车的实时车重，或者显示器用于显示存储器存储的磁浮列车的实时车重。

需要说明的是，在本申请，可以将存储器和显示器集成为一体结构的设备。

本申请提供的磁浮列车车重的监测系统，通过实时采集磁浮列车的悬浮电流，将悬浮电流输入预先设定的车重模型进行计算，获取磁浮列车的实时车重，比较实时车重与预设车重阈值的大小，若实时车重超过预设车重阈值，启动报警。在本申请提供的磁浮列车车重的监测系统中，将实时采集的磁浮列车的悬浮电流输入预先设定的车重模型进行实时计算，从而得到磁浮列车的实时车重，并在实时车重超过预设车重阈值时启动报警，为精确监测磁浮列车的全状态和准确预判故障提供可靠支撑。另外，存储并显示磁浮列车的实时车重，可以让运营人员直观地了解磁浮列车实时车重的情况，以便于运营人员及时地做出相应的处理措施，可以减少甚至避免磁浮列车实时车重超过预设车重阈值的现象，能够有效地提高磁浮列车运行的安全性。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

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申请。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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请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。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种磁浮列车车重的监测方法，其特征在于，所述监测方法包括：

实时采集磁浮列车的悬浮电流；

将所述悬浮电流输入预先设定的车重模型进行计算，获取所述磁浮列车的实时车重，所述预先设定的车重模型基于所述磁浮列车的悬浮相关参数、悬浮电流和实时车重的对应关系建立，所述悬浮相关参数至少包括磁浮列车的悬浮电磁铁数量、悬浮电磁铁上的线圈匝数、悬浮电磁铁有效磁通面积、磁导率和悬浮间隙；

比较所述实时车重与预设车重阈值的大小；

若所述实时车重超过所述预设车重阈值，启动报警。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述磁浮列车的实时车重之后，还包括：

存储所述实时车重，并显示。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，预先设定车重模型的过程包括：

获取磁浮列车的悬浮相关参数和参考悬浮电流i，所述悬浮相关参数至少包括磁浮列车的悬浮电磁铁数量K、悬浮电磁铁上的线圈匝数N、悬浮电磁铁有效磁通面积A、磁导率μ₀和悬浮间隙Z；

根据

的对应关系，建立车重模型，得到预先设定的车重模型；

其中，F表示磁浮列车的悬浮力，m表示磁浮列车的车重，g表示重力加速度。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述启动报警，包括：

启动蜂鸣报警和/或启动闪烁信号灯。

5.一种磁浮列车车重的监测系统，其特征在于，所述监测系统包括：

电流传感器，用于实时采集磁浮列车的悬浮电流；

处理器，用于将所述悬浮电流输入预先设定的车重模型进行计算，获取所述磁浮列车的实时车重，所述预先设定的车重模型基于所述磁浮列车的悬浮相关参数、悬浮电流和实时车重的对应关系建立，所述悬浮相关参数至少包括磁浮列车的悬浮电磁铁数量、悬浮电磁铁上的线圈匝数、悬浮电磁铁有效磁通面积、磁导率和悬浮间隙；比较所述实时车重与预设车重阈值的大小；若所述实时车重超过所述预设车重阈值，向报警器发送报警信号；

所述报警器，用于基于所述报警信号，启动报警。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括：

存储器，用于存储所述实时车重；

显示器，用于显示所述实时车重。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述处理器还用于：

获取磁浮列车的悬浮相关参数和参考悬浮电流i，根据

的对应关系，建立车重模型，得到预先设定的车重模型；

其中，所述悬浮相关参数至少包括磁浮列车的悬浮电磁铁数量K、悬浮电磁铁上的线圈匝数N、悬浮电磁铁有效磁通面积A、磁导率μ₀和悬浮间隙Z，F表示磁浮列车的悬浮力，m表示磁浮列车的车重，g表示重力加速度。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的系统，其特征在于，所述报警器包括：蜂鸣器和/或警示灯；

所述蜂鸣器，用于基于所述处理器发送的报警信号，启动蜂鸣报警；

所述警示灯，用于基于所述处理器发送的报警信号，启动闪烁信号灯。

9.根据权利要求5至7中任一项所述的系统，其特征在于，所述报警器包括：声光报警器；

所述声光报警器，用于基于所述处理器发送的报警信号，执行声光报警操作。

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