CN111845370A - 一种主动导向的磁浮轨道交通系统 - Google Patents
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Abstract
一种主动导向的磁浮轨道交通系统。本发明通过检测装置获得列车的行驶位置，通过控制装置根据列车的具体行驶位置确定列车下一时段内的转向角度和行驶速度，从而通过转向架等执行装置实现对列车运行方向的主动调节。本发明能够在磁浮轨道交通系统中的列车的运行过程中为其提供主动导向，提高磁浮轨道交通系统的智能化控制水平，提高磁浮轨道交通系统的稳定性和可控性。
Description
技术领域
本发明涉及磁悬浮轨道交通技术领域，具体而言涉及一种主动导向的磁浮轨道交通系统。
背景技术
目前国内磁悬浮轨道交通领域所采用的交通运输方式有很多种类型，例如电磁悬浮列车，电动悬浮列车、永磁悬浮列车。电磁悬浮系统通过设置在机车上的电磁铁和设置在轨道上的铁磁体共同相互作用产生悬浮。电动悬浮系统则将磁铁运用在运动的机车上，使其在导轨上产生电流，利用机车和导轨之间缝隙减少时电磁斥力增大的特性，从而产生电磁斥力，为机车提供稳定的支撑和导向。永磁悬浮系统利用永磁磁组与永磁轨道之间的相互作用，使列车悬浮在轨道上方，利用牵引系统带动列车行驶。
中国发明专利申请201611129008.3公开了一种磁浮列车及其液压导向装置、导向方法。该导向方法：在列车行驶弯道时，通过一位滑台的动作带动第一液压缸的运动，同时使与之相连的液压缸也随之动作，完成转弯。
中国发明专利申请201810884768 .8公开的悬挂式磁悬浮轨道交通系统中所提供的导向系统是由导向轮和转向架等机构组成。当列车行驶在弯道时，其通过导向轮与天梁的作用力来控制列车的导向。
现有的磁悬浮列车在通过弯道或者导向时需要有外力辅助作用于列车的导向系统，可称该种列车导向系统为被动导向系统。被动导向系统是无法自主控制的，整个系统的稳定性无法保证，主动调控能力差，智能化运行控制难度大。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种主动导向的磁浮轨道交通系统，本发明能够根据列车的行驶位置相应驱动转向架相对车厢主动转向而实现对列车行驶方向的主动调节，保证列车平稳进入弯道，使得列车可以平稳转向。本发明具体采用如下技术方案。
首先，为实现上述目的，提出一种主动导向的磁浮轨道交通系统，其包括：检测装置，其设置在磁浮轨道交通系统中列车的前部，用于检测所述列车的行驶位置，获取列车与轨道中弯道之间的位置关系，并输出相应信号；
控制装置，其连接所述检测装置，用于接收检测装置所输出的信号，相应地获取列车的行驶位置，获取列车与轨道中弯道之间的位置关系，将所述列车的行驶位置以及列车与弯道之间的位置关系信号传输给控制器，由控制器计算列车下一时段内的转向角度和行驶速度，并且计算出列车以这一姿态行驶的时间，根据列车下一时段内的转向角度、行驶速度和列车以这姿态保持的时间输出执行信号；
执行装置，其连接所述控制装置，用于接收所述控制装置所输出的执行信号，并根据所述执行信号相应的控制列车在对应时段内的转向角度和行驶速度，其中，所述执行装置包括：
转向架，其包括前转向架和后转向架，前转向架和后转向架由车梁架连接起来，
转向节，其用了连结车梁架和转向架，并驱动转向架的转动；
所述执行机构还包括：齿轮传动机构、液压气动机构中的任一种或其组合。
优选地，所述前转向架，其设置在列车的前侧，其上设置有检测装置、和执行装置，由检测装置检测到相对应的信号传输给控制装置，再由控制装置给出并控制执行装置完成转向架转动的动作；
所述后转向架，其设置在列车的后侧，其上设置有与前转向架一样的装置，以便于列车需要反向行驶时能准确确定车辆的位置和姿态，并能控制列车转向。
优选地，所述前转向架，其沿磁悬浮列车的运行方向设置在车架梁的前侧端部，包括上层前转向架和下层前转向架，上层前转向架的中部下侧和下层前转向架的中部上侧之间连接有前转向架连杆，所述前转向架连杆垂直于轨道，所述上层前转向架位于所述轨道的上方，所述下层前转向架位于所述轨道的下方，所述上层前转向架和下层前转向架之间设置有与所述轨道相配合的磁悬浮模组，用于驱动所述上层前转向架和下层前转向架沿轨道运行并保持不与轨道直接接触；
所述后转向架，其沿磁悬浮列车的运行方向设置在车架梁的后侧端部，包括上层后转向架和下层后转向架，上层后转向架的中部下侧和下层后转向架的中部上侧之间连接有后转向架连杆，所述后转向架连杆垂直于轨道，所述上层后转向架位于所述轨道的上方，所述下层后转向架位于所述轨道的下方，所述上层后转向架和下层后转向架之间设置有与所述轨道相配合的磁悬浮模组，用于驱动所述上层后转向架和下层后转向架沿轨道运行并保持不与轨道直接接触。
优选地，所述前转向架连杆和后转向架连杆设置在两条轨道之间，所述上层前转向架、下层前转向架、上层后转向架和下层后转向架均可具体设置为采用工字形结构，所述工字形结构的前后两端分别设置有垂直于轨道方向的横杆，所述横杆的左右两端分别位于两条所述轨道的正上方或正下方，所述工字形结构的中部设置为平行于轨道的连接部，所述连接部位于两条所述轨道的正中间；
所述车架梁沿平行于轨道的方向设置在上层前转向架、上层后转向架的连接部的上方，以及下层前转向架、下层后转向架的连接部的下方。
优选地，所述转向节包括：球铰、平面铰链、万向轴节中的任一种或其组合。
优选地，所述检测装置包括：图像检测装置，位置检测装置，距离检测装置中的任一种或其组合。
优选地，所述控制装置所输出的执行信号为数字信号或模拟信号。
优选地，所述控制装置所输出的执行信号通过基带传输，通过频带传输，通过载波传输，或通过异步传输模式ATM传输。
有益效果
本发明通过检测装置获得列车的行驶位置，通过控制装置根据列车的具体行驶位置确定列车下一时段内的转向角度和行驶速度，从而通过转向架等执行装置实现对列车运行方向的主动调节。本发明能够在磁浮轨道交通系统中的列车的运行过程中为其提供主动导向，提高磁浮轨道交通系统的智能化控制水平，提高磁浮轨道交通系统的稳定性和可控性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本发明的实施例一起，用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明所提供的主动导向的磁浮轨道交通系统中列车结构的示意图；
图2是图1中列车直线行驶时的示意图；
图3是图1中列车即将行驶至弯道时的示意图；
图4是图1中列车在弯道内行驶时的示意图；
图5是图1中列车由弯道恢复至直线行驶的示意图；
图中，1表示检测装置；2表示前转向架；3表示控制装置；4表示车梁架；5表示转向节；6表示表示后转向架。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本发明中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
图1为根据本发明的一种主动导向的磁浮轨道交通系统，包括列车以及供列车行驶的轨道。其中，所述列车上设置有：
检测装置，其设置在磁浮轨道交通系统中列车的前部，用于检测所述列车的行驶位置，获取列车与轨道中弯道之间的位置关系，并输出相应信号；
控制装置，其连接所述检测装置，用于接收检测装置所输出的信号，相应地获取列车的行驶位置，获取列车与轨道中弯道之间的位置关系，将所述列车的行驶位置以及列车与弯道之间的位置关系信号传输给控制器，由控制器计算列车下一时段内的转向角度和行驶速度，并且计算出列车以这一姿态行驶的时间，根据列车下一时段内的转向角度、行驶速度和列车以这姿态保持的时间输出执行信号；
执行装置，其连接所述控制装置，用于接收所述控制装置所输出的执行信号，并根据所述执行信号相应的控制列车在对应时段内的转向角度和行驶速度，其中，所述执行装置包括：
前转向架6和后转向架3，其设置在磁浮轨道交通系统中，用车梁架4将前后转向架连接起来，
转向节5，其用了连结车梁架和转向架，并驱动转向架的转动。
所述执行机构还包括：齿轮传动机构、液压气动机构中的任一种或其组合
具体而言，当本发明中的列车行驶在轨道中的直道内时，如果根据列车上的检测装置检测到的信号实时传输至控制装置内，判断列车前方仍然在直道上行驶，则所述的控制装置能够相应地给执行装置输出对应直行的执行信号，执行装置中的转向架保持在自行状态，使得列车能够继续沿当前的直道行驶。当列车上的检测装置检测到车辆在特定区域即将通过弯道时，检测装置将其检测到的信号传输给控制装置，控制装置将其所接收到的信号进行解析，相应地计算出列车进入弯道时所需的转向架转动的角度和列车的速度；随着列车进入弯道，列车上的检测装置继续实时检测列车下一时刻即将行驶的轨道状况并将检测所获得的信号传输给控制装置，由控制器装置实时接收信号并对其进行解析，获得下一时刻列车转向架所需转动的角度和列车所对应的行驶速度，由此保证列车能够以正确的转弯半径和正确的转弯速度顺利通过弯道，重新回到导轨的直道中平稳运行。
具体而言，本发明所采用的转向架可设置为如图2所示的形式，其包括：
前转向架6，其设置在列车的前侧，其上设置有检测装置、控制装置和执行装置，用于完成转向架转动的动作。
后转向架3，其设置在列车的后侧，其上设置有与前转向架一样的装置，以便于列车需要反向行驶时能准确确定车辆的位置和姿态，并能控制列车转向。
前转向架6，其沿磁悬浮列车的运行方向设置在车架梁4的前侧端部，包括上层前转向架和下层前转向架，上层前转向架的中部下侧和下层前转向架的中部上侧之间连接有前转向架连杆，所述前转向架连杆垂直于轨道，所述上层前转向架位于所述轨道的上方，所述下层前转向架位于所述轨道的下方，所述上层前转向架和下层前转向架之间设置有与所述轨道相配合的磁悬浮模组，用于驱动所述上层前转向架和下层前转向架沿轨道运行并保持不与轨道直接接触；
后转向架16，其沿磁悬浮列车的运行方向设置在车架梁4的后侧端部，包括上层后转向架和下层后转向架，上层后转向架的中部下侧和下层后转向架的中部上侧之间连接有后转向架连杆，所述后转向架连杆垂直于轨道，所述上层后转向架位于所述轨道的上方，所述下层后转向架位于所述轨道的下方，所述上层后转向架和下层后转向架之间设置有与所述轨道相配合的磁悬浮模组，用于驱动所述上层后转向架和下层后转向架沿轨道运行并保持不与轨道直接接触；
转向架所运行的轨道可设置为图2所示的行驶，包括相互平行的两条。此时，所述前转向架连杆和后转向架连杆可设置在两条轨道之间提供导向，所述上层前转向架、下层前转向架、上层后转向架和下层后转向架均可具体设置为采用工字形结构，所述工字形结构的前后两端分别设置有垂直于轨道方向的横杆，所述横杆的左右两端分别位于两条所述轨道的正上方或正下方，所述工字形结构的中部设置为平行于轨道的连接部，所述连接部位于两条所述轨道的正中间；
所述车架梁4沿平行于轨道的方向设置在上层前转向架、上层后转向架的连接部的上方，以及下层前转向架、下层后转向架的连接部的下方。
转向架与列车中间车厢之间所连接的转向节5，具体可采用球铰、平面铰链、万向轴节中的任一种或其组合，以保证转向架能够顺利完成相对于列车的转向动作，并保证转向架和中间车厢之间连接结构可靠，并允许两者之间能够相对转动。
为准确控制转向架的转动角度，本发明所述执行机构具体可采用齿轮传动机构、液压气动机构中的任一种或其组合。
本发明中所使用的检测装置可设置为包括：图像检测装置，位置检测装置，距离检测装置中的任一种或其组合。检测装置可设置为实时检测列车即将行驶进入的轨道状况，其检测的延时为0.0000001s-1s；将其检测到的数据传输给控制装置所需的传输时长一般为0.0000001s-1s。
控制装置根据上述信号进行解析所输出的执行信号可根据执行装置的具体数据接口形式，相应设置为执行装置所能识别的数字信号或模拟信号。该执行信号或检测所获得的信号的传输方式包括但不限于：基带传输、频带传输、载波传输、异步传输模式ATM。执行装置由此能够控制列车进行转向并控制车速保证列车顺利通过相应轨道路段。
下面参考图3、图4以及图5所示的弯道运行过程对上述主动导向系统的具体运行方式进行说明：
当列车行驶在直道时，列车前转向架6上的检测装置将其所检测到的轨道和列车行驶位置的数据传输给控制装置，控制装置分析其所接收到的数据得知，列车此时不需要转弯，即给执行装置保持原状态的信号，列车继续沿直线行驶。如图2所示。
当列车行驶到半径为50 m、长30 m的右转弯弯道前5m时，检测装置检测到列车即将进入弯道并把检测到的信号传输给控制装置，控制装置再对其所接收的信号进行解析，计算出此时车辆在通道弯道前的速度需要降为5 m/s，在进入弯道时转向架向右转动的角度需设置为5º并保持1 s；在完成这个动作的过程中，检测装置同时实时检测到列车即将行驶的轨道，将检测的信号传输给控制装置，控制装置将其所获得的信号进行解析，相应输出列车转向架即将需要再向右偏转5º并保持原有的速度行驶2 s的执行信号。
后续的行驶的过程中可重复上述过程，直到前转向架过完弯道。当列车即将再行驶到直线轨道后，检测装置将其所检测得到的信号传输给控制装置，控制装置分析信号得到列车前转向架即将左转7º，列车行驶速度为6 m/s保持0.5 s，之后再将前转向架回正。列车重新回到直道上运行，完成导向的动作。
以上仅为本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种主动导向的磁浮轨道交通系统，包括列车以及供列车行驶的轨道，其特征在于，还包括：
检测装置，其设置在磁浮轨道交通系统中列车的前部，用于检测所述列车的行驶位置，获取列车与轨道中弯道之间的位置关系，并输出相应信号；
控制装置，其连接所述检测装置，用于接收检测装置所输出的信号，相应地获取列车的行驶位置，获取列车与轨道中弯道之间的位置关系，将所述列车的行驶位置以及列车与弯道之间的位置关系信号传输给控制器，由控制器计算列车下一时段内的转向角度和行驶速度，并且计算出列车以这一姿态行驶的时间，根据列车下一时段内的转向角度、行驶速度和列车以这姿态保持的时间输出执行信号；
执行装置，其连接所述控制装置，用于接收所述控制装置所输出的执行信号，并根据所述执行信号相应的控制列车在对应时段内的转向角度和行驶速度，其中，所述执行装置包括：
转向架，其包括前转向架和后转向架，前转向架和后转向架由车梁架连接起来，
转向节，其用了连结车梁架和转向架，并驱动转向架的转动；
所述执行机构还包括：齿轮传动机构、液压气动机构中的任一种或其组合。
2.如权利要求1所述的主动导向的磁浮轨道交通系统，其特征在于，
所述前转向架，其设置在列车的前侧，其上设置有检测装置、和执行装置，由检测装置检测到相对应的信号传输给控制装置，再由控制装置给出并控制执行装置完成转向架转动的动作；
所述后转向架，其设置在列车的后侧，其上设置有与前转向架一样的装置，以便于列车需要反向行驶时能准确确定车辆的位置和姿态，并能控制列车转向。
3.如权利要求2所述的主动导向的磁浮轨道交通系统，其特征在于，
所述前转向架，其沿磁悬浮列车的运行方向设置在车架梁的前侧端部，包括上层前转向架和下层前转向架，上层前转向架的中部下侧和下层前转向架的中部上侧之间连接有前转向架连杆，所述前转向架连杆垂直于轨道，所述上层前转向架位于所述轨道的上方，所述下层前转向架位于所述轨道的下方，所述上层前转向架和下层前转向架之间设置有与所述轨道相配合的磁悬浮模组，用于驱动所述上层前转向架和下层前转向架沿轨道运行并保持不与轨道直接接触；
所述后转向架，其沿磁悬浮列车的运行方向设置在车架梁的后侧端部，包括上层后转向架和下层后转向架，上层后转向架的中部下侧和下层后转向架的中部上侧之间连接有后转向架连杆，所述后转向架连杆垂直于轨道，所述上层后转向架位于所述轨道的上方，所述下层后转向架位于所述轨道的下方，所述上层后转向架和下层后转向架之间设置有与所述轨道相配合的磁悬浮模组，用于驱动所述上层后转向架和下层后转向架沿轨道运行并保持不与轨道直接接触。
4.如权利要求3所述的主动导向的磁浮轨道交通系统，其特征在于，所述前转向架连杆和后转向架连杆设置在两条轨道之间，所述上层前转向架、下层前转向架、上层后转向架和下层后转向架均可具体设置为采用工字形结构，所述工字形结构的前后两端分别设置有垂直于轨道方向的横杆，所述横杆的左右两端分别位于两条所述轨道的正上方或正下方，所述工字形结构的中部设置为平行于轨道的连接部，所述连接部位于两条所述轨道的正中间；
所述车架梁沿平行于轨道的方向设置在上层前转向架、上层后转向架的连接部的上方，以及下层前转向架、下层后转向架的连接部的下方。
5.如权利要求1所述的主动导向的磁浮轨道交通系统，其特征在于，所述转向节包括：球铰、平面铰链、万向轴节中的任一种或其组合。
6.如权利要求1-3所述的主动导向的磁浮轨道交通系统，其特征在于，所述检测装置包括：图像检测装置，位置检测装置，距离检测装置中的任一种或其组合。
7.如权利要求1所述的主动导向的磁浮轨道交通系统，其特征在于，所述控制装置所输出的执行信号为数字信号或模拟信号。
8.如权利要求5所述的主动导向的磁浮轨道交通系统，其特征在于，所述控制装置所输出的执行信号通过基带传输，通过频带传输，通过载波传输，或通过异步传输模式ATM传输。
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| CN111845370B (zh) | 2022-03-01 |
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