CN210733858U - 一种基于控制电路冗余的悬浮控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于控制电路冗余的悬浮控制装置，用于控制磁浮列车电磁铁，包括机箱和所述机箱内的悬浮控制器，所述悬浮控制器包括用于驱动电磁铁的主电路以及至少两组悬浮控制电路，每组悬浮控制电路包括斩波板、驱动板、IO板、用于进行悬浮电磁铁电流计算的控制板以及用于给悬浮控制电路提供电源的电源板；其中，所述电源板与悬浮控制电路相连，所述斩波板、驱动板、IO板以及用于进行悬浮电磁铁电流计算的控制板均与磁浮列车控制器相连。通过仅把容易造成悬浮故障的悬浮控制电路部分进行冗余设计，当悬浮控制电路中任一部件出现故障时，通过这种冗余设计，使得磁浮列车能够在某一悬浮控制部件故障的情况下，正常悬浮。
Description
技术领域
本实用新型涉及磁浮列车控制领域，特别涉及一种基于控制电路冗余的悬浮控制装置。
背景技术
磁浮列车是一种新型的轨道交通运输工具，具有运行噪声低、爬坡能力强、转弯半径小、安全可靠性高、运营维护成本低、造价低等突出特点。它利用电磁吸力使车体悬浮于轨道之上，列车与轨道之间保持无接触状态，克服了两者间的接触磨损，减小了运行阻力。
悬浮控制器是实现车辆悬浮的执行机构，它根据悬浮电磁铁与轨道之间的气隙以及电磁铁的垂向运动加速度来改变悬浮电磁铁内部电流的大小,从而调节悬浮电磁铁与钢制轨道之间的吸引力,使磁浮列车保持在8～10mm气隙大小的稳定悬浮状态。经过几十年的技术开发，磁浮列车技术已基本成熟，正在逐步走向商业化生产和运营。
国内外的中低速磁浮列车车辆走行部通常采用四悬浮架或五悬浮架结构。每个悬浮架上左右两侧各有1个电磁铁。每个电磁铁由4个线圈组成，两端两个线圈串联在一起由1个悬浮控制器控制，称为一个悬浮点。每个悬浮架电磁铁由4个悬浮控制器独立控制。一节磁浮车装配有多达几十个悬浮控制系统，因此，悬浮控制系统的体积、重量、噪声、热耗、可靠性和可维护性是工程化十分关心的问题。
悬浮系统主要由悬浮控制箱、悬浮传感器、悬浮电磁铁三大部件组成，经统计因悬浮控制箱故障影响正线运营数占整个悬浮系统故障的86％；在现有技术中，通常采用悬浮控制箱冗余设计，将磁浮列车所有悬浮控制箱采用冗余双备份设计，单列磁浮列车将增重近2吨，严重影响整车重量，容易造成悬浮列车故障。
发明内容
本实用新型的目的在于，降低磁浮列车重量的同时，提出仅对故障率较高的悬浮控制电路部分进行冗余设计，避免列车因悬浮控制电路故障对正线运营造成的影响，大幅度提高磁浮列车正线运营服务质量。
一种基于控制电路冗余的悬浮控制装置，用于控制磁浮列车电磁铁，包括机箱和所述机箱内的悬浮控制器，所述悬浮控制器包括用于驱动电磁铁的主电路以及至少两组悬浮控制电路，每组悬浮控制电路包括斩波板、驱动板、IO板、用于进行悬浮电磁铁电流计算的控制板以及用于给悬浮控制电路提供电源的电源板；
其中，所述电源板与悬浮控制电路相连，所述斩波板、驱动板、IO板以及用于进行悬浮电磁铁电流计算的控制板均与磁浮列车控制器相连。
通过对悬浮系统故障进行研究分析，发现导致悬浮系统故障主要为悬浮控制箱内部的控制电路部分，无需采用常规的对整个悬浮控制系统进行冗余设计的方式。
对悬浮控制箱内部控制电路进行冗余设计，即对故障率较高且易对运营造成影响的控制板、斩波板、IO板、驱动板、电源板等控制电路采用双备份，当某个控制电路模块出现故障时另一个备份控制电路可随时切换投入工作，避免列车因悬浮控制电路故障对正线运营造成的影响，可大幅度提高磁浮列车正线运营服务质量。
进一步地，所述斩波板、驱动板、IO板、用于进行悬浮电磁铁电流计算的控制板设置在机箱底部。
进一步地，所述用于给悬浮控制电路提供电源的电源板设置在机箱侧壁。
进一步地，所述悬浮控制电路的母板通过接插件引出线束依次与所述斩波板、驱动板、IO板、用于进行悬浮电磁铁电流计算的控制板以及用于给悬浮控制电路提供电源的电源板连接。
进一步地，所述用于驱动电磁铁的主电路包括H型功率电路输入侧保险管、支撑电容、电容充放电电路、H型功率电路和用于提供电磁铁线圈电流的选通功率开关，所述的H型功率电路与选通功率开关连接。
有益效果
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
1.仅把容易造成悬浮故障的悬浮控制电路部分进行冗余设计，当悬浮控制电路中任一部件出现故障时，通过这种冗余设计，使得控制板发出切换指令，令相应的备份部件接替工作，使得磁浮列车能够在某一悬浮控制部件故障的情况下，正常悬浮；
2.极大的降低了磁浮列车的重量，从而降低了悬浮控制器的占用空间和成本；
3.悬浮控制电路部分的冗余设计，极大的方便了维修，可以仅对故障部件进行简单替换，无需对整个悬浮控制器进行拆装。
附图说明
图1为现有技术中的悬浮控制电路示意图；
图2为采用本实用新型实例所述的悬浮控制电路示意图；
标号说明：1-主电源板，10-备份电源板，2-主驱动板，20-备份驱动板，3-主控制板，30-备份控制板，4-主斩波板，40-备份斩波板，5-主IO板，50-备份IO板。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本实用新型做进一步地说明。
通过对悬浮系统故障进行研究分析，发现导致悬浮系统故障主要为悬浮控制箱内部的控制电路部分，无需采用常规的对整个悬浮控制系统进行冗余设计的方式，而现有的悬浮控制箱内部控制电路结构如图1所示，为了避免悬浮控制故障，通常采用直接对悬浮控制电路全部备份的形式，这种设计方式极大的加重了列车自重。
本实用新型的实例通过对悬浮控制箱内部控制电路进行冗余设计，即对故障率较高且易对运营造成影响的控制板、斩波板、IO板、驱动板、电源板等控制电路采用双备份，当某个控制电路模块出现故障时另一个备份控制电路可随时切换投入工作，避免列车因悬浮控制电路故障对正线运营造成的影响，可大幅度提高磁浮列车正线运营服务质量。
如图2所示，一种基于控制电路冗余的悬浮控制装置，用于控制磁浮列车电磁铁，包括机箱和所述机箱内的悬浮控制器，所述悬浮控制器包括用于驱动电磁铁的主电路以及两组悬浮控制电路，每组悬浮控制电路包括主斩波板4、备份斩波板40、主驱动板2、备份驱动板20、主IO板5、备份IO板50、用于进行悬浮电磁铁电流计算的主控制板3和备份控制板30以及用于给悬浮控制电路提供电源的主电源板1和备份电源板10；
其中，所述电源板与悬浮控制电路相连，所述斩波板、驱动板、IO板以及用于进行悬浮电磁铁电流计算的控制板均与磁浮列车控制器相连。
所述斩波板、驱动板、IO板、用于进行悬浮电磁铁电流计算的控制板设置在机箱底部。
所述用于给悬浮控制电路提供电源的电源板设置在机箱侧壁。
所述悬浮控制电路的母板通过接插件引出线束依次与所述斩波板、驱动板、IO板、用于进行悬浮电磁铁电流计算的控制板以及用于给悬浮控制电路提供电源的电源板连接。
所述用于驱动电磁铁的主电路板包括H型功率电路输入侧保险管、支撑电容、电容充放电电路、H型功率电路和用于提供电磁铁线圈电流的选通功率开关，所述的H型功率电路与选通功率开关连接。
在使用过程中，当控制板检测到某个控制电路模块出现故障时可将另一个备份控制电路切换投入工作，避免列车因悬浮控制电路故障对正线运营造成的影响，可大幅度提高磁浮列车正线运营服务质量。
经过统计分析，目前导致悬浮系统故障主要为悬浮控制箱内部的控制电路部分，现提出一种仅对故障率相对高的悬浮控制电路进行冗余设计方案，即对故障率较高且易对运营造成影响的控制板、斩波板、IO板、驱动板、电源板等控制电路采用双备份，当某个控制电路模块出现故障时另一个备份控制电路可随时切换投入工作，能有效的避免列车因悬浮控制电路故障对正线运营造成的影响，可大幅度提高磁浮列车正线运营服务质量。
经计算单个悬浮系统内部控制电路重量为1KG，重量仅为单个悬浮控制箱的3％，相对于三节编组重量为71.5吨的磁浮列车而言，悬浮控制电路采用冗余设计，磁浮列车重量仅增加0.084％；另外在对控制电路冗余设计过程中还能对控制箱内部空间进行优化。综上分析通过对故障率相对高的悬浮控制电路进行冗余设计，对磁浮列车自重及控制箱内部空间基本无影响。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于控制电路冗余的悬浮控制装置，用于控制磁浮列车电磁铁，包括机箱和所述机箱内的悬浮控制器，其特征在于，所述悬浮控制器包括用于驱动电磁铁的主电路以及至少两组悬浮控制电路，每组悬浮控制电路包括斩波板、驱动板、IO板、用于进行悬浮电磁铁电流计算的控制板以及用于给悬浮控制电路提供电源的电源板；
其中，所述电源板与悬浮控制电路相连，所述斩波板、驱动板、IO板以及用于进行悬浮电磁铁电流计算的控制板均与磁浮列车控制器相连。
2.根据权利要求1所述的基于控制电路冗余的悬浮控制装置，其特征在于，所述斩波板、驱动板、IO板、用于进行悬浮电磁铁电流计算的控制板设置在机箱底部。
3.根据权利要求1所述的基于控制电路冗余的悬浮控制装置，其特征在于，所述用于给悬浮控制电路提供电源的电源板设置在机箱侧壁。
4.根据权利要求3所述的基于控制电路冗余的悬浮控制装置，其特征在于，所述悬浮控制电路的母板通过接插件引出线束依次与所述斩波板、驱动板、IO板、用于进行悬浮电磁铁电流计算的控制板以及用于给悬浮控制电路提供电源的电源板连接。
5.根据权利要求1所述的基于控制电路冗余的悬浮控制装置，其特征在于，所述用于驱动电磁铁的主电路包括H型功率电路输入侧保险管、支撑电容、电容充放电电路、H型功率电路和用于提供电磁铁线圈电流的选通功率开关，所述的H型功率电路与选通功率开关连接。
Priority Applications (1)
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| CN201921398000.6U CN210733858U (zh) | 2019-08-27 | 2019-08-27 | 一种基于控制电路冗余的悬浮控制装置 |
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| CN201921398000.6U CN210733858U (zh) | 2019-08-27 | 2019-08-27 | 一种基于控制电路冗余的悬浮控制装置 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112172534A (zh) * | 2020-10-15 | 2021-01-05 | 湖南根轨迹智能科技有限公司 | 一种悬浮架及其集中式悬浮控制器 |
| CN112848912A (zh) * | 2021-02-25 | 2021-05-28 | 湖南凌翔磁浮科技有限责任公司 | 高速磁浮悬浮控制方法、控制器、单元及系统 |
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- 2019-08-27 CN CN201921398000.6U patent/CN210733858U/zh active Active
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| CN112848912A (zh) * | 2021-02-25 | 2021-05-28 | 湖南凌翔磁浮科技有限责任公司 | 高速磁浮悬浮控制方法、控制器、单元及系统 |
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