CN113085564A - 一种磁浮列车的掉点砸轨自恢复方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁浮列车的掉点砸轨自恢复方法及系统，方法包括：当磁浮列车的悬浮点出现掉点砸轨现象时，首先判断电流传感器或间隙传感器是否存在故障；若存在，则控制磁浮列车滑行直至到站以便按相应流程进行维修；若二者均正常，则进一步判断加速度传感器是否存在故障；若是，则切换控制算法并控制悬浮点重新起浮；若否，则在第一预设时长后控制悬浮点重新起浮。本发明将故障诊断方法和控制切换策略相融合，有效解决了悬浮列车掉点砸轨自恢复问题，提高了悬浮系统的可靠性，降低了悬浮列车失稳造成的风险。

Description

一种磁浮列车的掉点砸轨自恢复方法及系统

技术领域

本发明涉及磁悬浮技术领域，特别涉及一种磁浮列车的掉点砸轨自恢复方法及系统。

背景技术

磁浮列车是一种新型的轨道交通运输工具，因其具有爬坡能力强、噪声低、后期维护保养工作量小等优势，在城市轨道交通中具有广阔的应用前景。悬浮系统是磁浮列车的重要子系统，其性能的好坏将直接影响到磁浮列车的稳定性、安全性和舒适性；悬浮控制器作为悬浮系统的关键设备，通过在线采集外部传感器的间隙、加速度和电流等信号，按照设定的控制算法生成控制信号调节电磁铁与轨道之间的间隙，使磁浮列车处于稳定悬浮状态。

目前，国内关于悬浮控制器自身故障诊断较多，但对悬浮系统失稳后处置及恢复策略研究较少。磁浮列车在实际运行过程中，由于轨道不平顺、负载变化以及车轨耦合等复杂因素的影响会导致悬浮系统掉点砸轨现象发生，而对悬浮掉点问题应急处置不当会导致多点悬浮系统失稳，严重影响磁浮列车的运行。

因此，如何在悬浮系统出现掉点砸轨时及时对故障进行排查并采取必要的自恢复策略，进一步降低悬浮系统失稳造成的风险，是本领域技术人员目前亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种磁浮列车的掉点砸轨自恢复方法，能够提高悬浮系统的可靠性，降低悬浮列车失稳造成的风险；本发明的另一目的是提供一种磁浮列车的掉点砸轨自恢复系统，也具有上述有益效果。

为解决上述技术问题，本发明提供一种磁浮列车的掉点砸轨自恢复方法，包括：

当磁浮列车的悬浮点出现掉点砸轨现象时，判断电流传感器或间隙传感器是否存在故障；

若存在，则控制所述磁浮列车滑行直至到站以便按相应流程进行维修；

若二者均正常，则进一步判断加速度传感器是否存在故障；

若是，则切换控制算法并控制所述悬浮点重新起浮；

若否，则在第一预设时长后控制所述悬浮点重新起浮。

优选地，判断所述电流传感器是否存在故障的过程，具体包括：

根据第一时间范围内采集到的各电流值中是否存在小于的第一故障阈值的目标电流值确定所述电流传感器是否存在故障。

优选地，判断所述间隙传感器是否存在故障的过程，具体包括：

根据第二时间范围内采集到的各间隙值中是否存在小于的第二故障阈值的目标间隙值确定所述间隙传感器是否存在故障。

优选地，所述判断加速度传感器是否存在故障的过程，具体包括：

根据所述加速度传感器在第三时间范围内采集到的加速度值是否在加速度故障判断阈值范围内确定所述加速度传感器是否存在故障。

优选地，所述切换控制算法并控制所述悬浮点重新起浮的过程，具体为：

切换所述控制算法并在第二预设时长后控制所述悬浮点重新起浮。

优选地，所述切换控制算法并控制所述悬浮点重新起浮的过程，具体包括：

将所述控制算法切换为

并控制所述悬浮点重新起浮；

其中，i_k为输出的控制电流，i_o为平衡点电流，k_p为比例系数，e_k为采集的当前间隙误差，k_i为积分系数，k_d为微分系数，e_k-1为采集的上一个间隙误差，e_j为间隙误差求和。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种磁浮列车的掉点砸轨自恢复系统，包括：

第一判断模块，用于当磁浮列车的悬浮点出现掉点砸轨现象时，判断电流传感器或间隙传感器是否存在故障；若存在，则调用第一执行模块；若二者均正常，则调用第二判断模块；

所述第一执行模块，用于控制所述磁浮列车滑行直至到站以便按相应流程进行维修；

所述第二判断模块，用于判断加速度传感器是否存在故障；若是，则调用第二执行模块；若否，则调用第三执行模块；

所述第二执行模块，用于切换控制算法并控制所述悬浮点重新起浮；

所述第三执行模块，用于在第一预设时长后控制所述悬浮点重新起浮。

本发明提供的一种磁浮列车掉点砸轨自恢复方法，包括：当磁浮列车的悬浮点出现掉点砸轨现象时，判断电流传感器或间隙传感器是否存在故障；若存在，则控制磁浮列车滑行直至到站以便按相应流程进行维修；若二者均正常，则进一步判断加速度传感器是否故障；若是，则切换控制算法并控制悬浮点重新起浮；若否，则在第一预设时长后控制悬浮点重新起浮。本发明将故障诊断方法和控制切换策略相融合，有效解决了悬浮列车掉点砸轨自恢复问题，提高了悬浮系统的可靠性，降低了悬浮列车失稳造成的风险。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种磁浮列车的掉点砸轨自恢复系统，具有上述相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术的技术方案，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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种磁浮列车的掉点砸轨自恢复方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种磁浮列车掉点砸轨现象的诊断方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的一种电流传感器或间隙传感器故障诊断方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的一种加速度传感器故障诊断方法的流程图；

图5为本发明实施例提供的另一种磁浮列车的掉点砸轨自恢复方法的流程图；

图6为本发明实施例提供的一种磁浮列车的掉点砸轨自恢复系统的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例的核心是提供一种磁浮列车的掉点砸轨自恢复方法，能够在磁浮列车出现掉点砸轨现象后，避免浪费处理资源，相对保障磁浮列车的正常运行；本发明的另一核心是提供一种磁浮列车的掉点砸轨自恢复系统，具有上述相同的有益效果。

为了使本领域技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1为本发明实施例提供的一种磁浮列车的掉点砸轨自恢复方法的流程图。如图1所示，一种磁浮列车的掉点砸轨自恢复方法包括：

S10：当磁浮列车的悬浮点出现掉点砸轨现象时，判断电流传感器或间隙传感器是否存在故障。

在磁浮列车运行过程中，实时接收预先设置的加速度传感器采集的加速度值和间隙传感器采集的间隙值，并根据采集的加速度值和间隙值进行分析，以判断磁浮列车是否出现掉点砸轨现象。

如图2所示，图2为本发明实施例提供的一种磁浮列车掉点砸轨现象的诊断方法的流程图，一种具体的诊断过程为：在[t_k-T₀,t_k]时间段内，当加速度传感器采集的加速度值序列{a_j}中存在超出加速度掉点砸轨判断阈值范围[a₀,a₁]的加速度值，即存在a_j＞a₁或a_j＜a₀，且间隙传感器采集的间隙值序列{s_j}中存在大于间隙掉点砸轨判断阈值s_d的间隙值，即存在s_j＞s_d时，此时判定出现掉点砸轨现象，否则判定未出现掉点砸轨现象。

具体的，若出现掉点砸轨现象，则需要进一步判断是否是电流传感器或者间隙传感器存在故障；若未出现掉点砸轨现象，则悬浮控制器保持当前的控制算法进行悬浮控制。

具体的，电流传感器用于在线采集预设位置的电流值，间隙传感器用于在线采集预设位置的间隙值。在实际操作中，可以根据电流传感器或间隙传感器采集到的电流值或间隙值是否在对应的阈值范围内来判断电流传感器或间隙传感器是否存在故障，本实施例对判断过程以及对应的阈值范围均不做限定。

S20：若存在，则控制磁浮列车滑行直至到站以便按相应流程进行维修；

S30：若二者均正常，则进一步判断加速度传感器是否存在故障。

具体的，若确定出电流传感器或间隙传感器存在故障，则表示当前掉点砸轨现象无法恢复，因此控制磁浮列车滑行直至到站，以便按照相应流程对磁浮列车进行维修。

若确定出电流传感器或间隙传感器均正常，则需要进一步判断加速度传感器是否故障。具体的，在实际操作中，可以根据加速度传感器采集到的加速度值是否在对应的阈值范围内来判断加速度传感器是否存在故障，本实施例对判断过程以及对应的阈值范围均不做限定。

S40：若是，则切换控制算法并控制悬浮点重新起浮；

S50：若否，则在第一预设时长后控制悬浮点重新起浮。

具体的，若判断出加速度传感器故障，为了避免加速度传感器的故障影响悬浮控制器计算出的控制电流(控制信号)进而影响对电磁铁与轨道之间的间隙的调节，需要切换悬浮控制器中的控制算法并利用切换后的控制算法控制悬浮点重新起浮。

若判断出加速度传感器未出现故障，表示当前磁浮列车悬浮点的掉点砸轨现象是环境因素导致的，此时进行IGBT封锁，控制电流输出为0，在悬浮控制器断电硬复位或收到软复位指令后，在第一预设时长后控制悬浮点重新起浮。

本发明实施例提供的一种磁浮列车掉点砸轨自恢复方法，包括：当磁浮列车的悬浮点出现掉点砸轨现象时，判断电流传感器或间隙传感器是否存在故障；若存在，则控制磁浮列车滑行直至到站以便按相应流程进行维修；若二者均正常，则进一步判断加速度传感器是否故障；若是，则切换控制算法并控制悬浮点重新起浮；若否，则在第一预设时长后控制悬浮点重新起浮。本发明将故障诊断方法和控制切换策略相融合，有效解决了悬浮列车掉点砸轨自恢复问题，提高了悬浮系统的可靠性，降低了悬浮列车失稳造成的风险。

图3为本发明实施例提供的一种电流传感器或间隙传感器故障诊断方法的流程图，如图3所示，作为优选的实施方式，判断电流传感器是否存在故障的过程，具体包括：根据第一时间范围内采集到的各电流值中是否存在小于的第一故障阈值的目标电流值确定电流传感器是否存在故障。

具体的，获取电流传感器在[t_k,t₂]时间段采集到的电流值，得出电流值序列{i_j}，判断电流值序列{i_j}中任意一点i_k是否小于第一故障阈值I_c，若是，则判定电流传感器出现故障，此时掉点砸轨导致的失稳无法恢复，控制磁浮列车掉点在轨道上滑行直至到站回库修理。

作为优选的实施方式，判断间隙传感器是否存在故障的过程，具体包括：

根据第二时间范围内采集到的各间隙值中是否存在小于的第二故障阈值的目标间隙值确定间隙传感器是否存在故障。

具体的，获取间隙传感器在[t_k,t₃]时间段采集到的间隙值，得出间隙值序列{s_j}，判断间隙值序列{s_j}中任意一点s_k是否小于第二故障阈值S_c，若是，则判定间隙传感器出现故障，此时掉点砸轨导致的失稳无法恢复，控制磁浮列车掉点在轨道上滑行直至到站回库修理。

需要说明的是，在实际操作中，也可以是在同一时间段中分别采集电流值和间隙值以分别对电流传感器和间隙传感器进行故障诊断，即第一时间范围和第二时间范围相同，本实施例对此不做限定。

若电流传感器和间隙传感器均未出现故障，则进一步对加速度传感器进行故障诊断。

可见，按照本实施例提供的方法对电流传感器和间隙传感器进行故障诊断，在能够准确判断的情况下，提高操作过程便捷度。

在上述实施例的基础上，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化，具体的，如图4所示，是本发明实施例提供的一种加速度传感器故障诊断方法的流程图；若电流传感器和间隙传感器均未出现故障，则对加速度传感器故障进行判定；判断加速度传感器是否存在故障的过程，具体包括：

根据加速度传感器在第三时间范围内采集到的加速度值是否在加速度故障判断阈值范围内确定加速度传感器是否存在故障。

具体的，在本实施例中，是利用加速度传感器采集到的加速度值来判断加速度传感器是否故障；更具体的，假设加速度故障判断阈值范围为[a₂,a₃]，在第三时间范围[t_k-T₄,t_k]内加速度传感器采集的加速度值序列{a_j}中所有的加速度值均满足a_j＞a₃或a_j＜a₂的情况，此时判定加速度传感器故障，否则表示加速度传感器正常。需要说明的是，本实施例对加速度故障判断阈值范围不做具体的限定，可以根据实际需求和经验设置。

可见，按照本实施例的方法对加速度传感器进行故障诊断，在能够准确判断的情况下，操作过程更加便捷。

在上述实施例的基础上，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化，具体的，本实施例中，切换控制算法并控制悬浮点重新起浮的过程，具体为：

切换控制算法并在第二预设时长后控制悬浮点重新起浮。

在实际操作中，是在切换悬浮控制器中的控制算法后延迟第二预设时长之后才控制悬浮点重新起浮，利用第二预设时长作为悬浮控制器控制悬浮点重新起浮的缓冲时间，而不是在切换控制算法后立即控制悬浮点重新起浮，能够避免其他因素干扰悬浮控制器控制悬浮点重新起浮的过程，进一步提高控制悬浮点重新起浮成功的概率。

在上述实施例的基础上，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化，具体的，本实施例中，

切换控制算法并控制悬浮点重新起浮的过程，具体包括：

将控制算法切换为

并控制悬浮点重新起浮；

其中，i_k为输出的控制电流，i_o为平衡点电流，k_p为比例系数，e_k为采集的当前间隙误差，k_i为积分系数，k_d为微分系数，e_k-1为采集的上一个间隙误差，e_j为间隙误差求和。

需要说明的是，在实际操作中，悬浮控制器中的控制算法原为：

其中，i_k为输出的控制电流，i_o为平衡点电流，k_p为比例系数，e_k为采集的当前间隙误差，k_i为积分系数，k_d为微分系数，e_k-1为采集的上一个间隙误差，e_j为间隙误差求和，k_a为加速度系数，a_k为加速度值。

切换后的控制算法为：

其中，i_k为输出的控制电流，i_o为平衡点电流，k_p为比例系数，e_k为采集的当前间隙误差，k_i为积分系数，k_d为微分系数，e_k-1为采集的上一个间隙误差，e_j为间隙误差求和。

在悬浮控制器切换控制算法后，利用切换后的控制算法重新控制悬浮点起浮。

可见，在切换控制算法后，能够避免故障的加速度传感器得出的异常加速度值对输出的用于控制电磁铁的控制电流产生的负面影响，从而能够提高控制电流的可靠性和有效性，进而提高悬浮控制的可靠性。

为了使本领域技术人员更清楚地理解本申请中的技术方案，下面结合实际应用场景对本申请实施例中的技术方案进行详细说明，结合图5所示的本发明实施例提供的另一种磁浮列车的掉点砸轨自恢复方法的流程图，具体步骤如下：

首先初始化k＝0，各传感器在对应的时间段进行数据采集；根据加速度值和间隙值判断磁浮列车悬浮点是否发生掉点砸轨现象，若发生掉点砸轨现象，则进一步判断电流传感器是否存在故障，若未发生掉点砸轨现象，则继续利用原控制算法i_k＝f₀({e_j},i_o,a_k)进行悬浮控制；若电流传感器存在故障，则切除IGBT，进行IGBT封锁，控制电流输出为0，若电流传感器正常，则进一步判断间隙传感器是否故障，若间隙传感器存在故障，则切除IGBT，进行IGBT封锁，控制电流输出为0，若间隙传感器正常，则进一步判断加速度传感器是否存在故障，若加速度传感器故障，则将控制算法切换为：

并利用切换后的控制算法重新控制悬浮点起浮；

否则，切除IGBT并在第一预设时长后重新使能IGBT，利用原控制算法：

重新控制悬浮点起浮。

可见，本发明实施例提供的一种磁浮列车掉点砸轨自恢复方法，将故障诊断方法和控制切换策略相融合，有效解决了悬浮列车掉点砸轨自恢复问题，提高了悬浮系统的可靠性，降低了悬浮列车失稳造成的风险。

上文对于本发明提供的一种磁浮列车的掉点砸轨自恢复方法的实施例进行了详细的描述，本发明还提供了一种与该方法对应的磁浮列车的掉点砸轨自恢复系统，由于系统部分的实施例与方法部分的实施例相互照应，因此系统部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

图6为本发明实施例提供的一种磁浮列车的掉点砸轨自恢复系统的结构图，如图6所示，一种磁浮列车的掉点砸轨自恢复系统包括：

第一判断模块61，用于当磁浮列车的悬浮点出现掉点砸轨现象时，判断电流传感器或间隙传感器是否存在故障；若存在，则调用第一执行模块62；若二者均正常，则调用第二判断模块63；

第一执行模块62，用于控制磁浮列车滑行直至到站以便按相应流程进行维修；

第二判断模块63，用于判断加速度传感器是否存在故障；若是，则调用第二执行模块64；若否，则调用第三执行模块65；

第二执行模块64，用于切换控制算法并控制悬浮点重新起浮；

第三执行模块65，用于在第一预设时长后控制悬浮点重新起浮。

本发明实施例提供的磁浮列车的掉点砸轨自恢复系统，具有上述磁浮列车的掉点砸轨自恢复方法的有益效果。

以上对本发明所提供的磁浮列车的掉点砸轨自恢复方法及系统进行了详细介绍。本文中应用了具体实施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方法及其核心思想。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。

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。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

Claims (7)

1.一种磁浮列车掉点砸轨自恢复方法，其特征在于，包括：

当磁浮列车的悬浮点出现掉点砸轨现象时，判断电流传感器或间隙传感器是否存在故障；

若存在，则控制所述磁浮列车滑行直至到站以便按相应流程进行维修；

若二者均正常，则进一步判断加速度传感器是否存在故障；

若是，则切换控制算法并控制所述悬浮点重新起浮；

若否，则在第一预设时长后控制所述悬浮点重新起浮。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，判断所述电流传感器是否存在故障的过程，具体包括：

根据第一时间范围内采集到的各电流值中是否存在小于的第一故障阈值的目标电流值确定所述电流传感器是否存在故障。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，判断所述间隙传感器是否存在故障的过程，具体包括：

根据第二时间范围内采集到的各间隙值中是否存在小于的第二故障阈值的目标间隙值确定所述间隙传感器是否存在故障。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断加速度传感器是否存在故障的过程，具体包括：

根据所述加速度传感器在第三时间范围内采集到的加速度值是否在加速度故障判断阈值范围内确定所述加速度传感器是否存在故障。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述切换控制算法并控制所述悬浮点重新起浮的过程，具体为：

切换所述控制算法并在第二预设时长后控制所述悬浮点重新起浮。

6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述切换控制算法并控制所述悬浮点重新起浮的过程，具体包括：

将所述控制算法切换为

并控制所述悬浮点重新起浮；

其中，i_k为输出的控制电流，i_o为平衡点电流，k_p为比例系数，e_k为采集的当前间隙误差，k_i为积分系数，k_d为微分系数，e_k-1为采集的上一个间隙误差，e_j为间隙误差求和。

7.一种磁浮列车的掉点砸轨自恢复系统，其特征在于，包括：

第一判断模块，用于当磁浮列车的悬浮点出现掉点砸轨现象时，判断电流传感器或间隙传感器是否存在故障；若存在，则调用第一执行模块；若二者均正常，则调用第二判断模块；

所述第一执行模块，用于控制所述磁浮列车滑行直至到站以便按相应流程进行维修；

所述第二判断模块，用于判断加速度传感器是否存在故障；若是，则调用第二执行模块；若否，则调用第三执行模块；

所述第二执行模块，用于切换控制算法并控制所述悬浮点重新起浮；

所述第三执行模块，用于在第一预设时长后控制所述悬浮点重新起浮。

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