磁浮列车、悬浮控制器及悬浮间隙异常预警方法、系统与流程

本发明涉及轨道交通领域，特别是一种磁浮列车、悬浮控制器及悬浮间隙异常预警方法、系统。

背景技术：

中低速磁浮列车通过悬浮控制器实时输出控制电流到悬浮电磁铁，利用电磁铁产生的电磁力实现车体与轨道的支撑和导向。当车辆降落或断电时，通过安装在车辆悬浮架上的垂向滑橇与轨道直接接触，使车辆降落在轨道上，同时保证车辆悬浮转向架上的直线电机、支撑轮与轨道保持一定间隙，避免受到损坏。

如图1，垂向滑橇1、支撑轮2安装在车体3底部，悬浮电磁铁通过托臂与车体相连，悬浮传感器4安装在悬浮电磁铁上，并通过间隙探头检测悬浮电磁铁与轨道之间的距离。列车降落时，由垂向滑橇支撑在轨道5上，正常悬浮时，悬浮电磁铁与轨道产生电磁吸力，使垂向滑橇与车体悬浮于轨道之上。当车辆降落在轨道上时，若垂向滑橇的高度h降低，悬浮传感器检测的间隙值δ会相应增大；若垂向滑橇未能正常收起，此时车体由支撑轮支撑，则悬浮传感器检测的间隙值δ会相应减小。轨道变形或悬浮传感器故障时，悬浮传感器检测的间隙值δ均会出现异常。可见，悬浮传感器检测的间隙值δ能直接反映垂向滑橇、支撑轮、轨道、悬浮传感器本身的状态。

当车辆处于降落状态时，各个悬浮控制器检测的间隙值应维持在某一间隙值范围内，超出此范围的间隙值即为不正常状态。造成间隙值异常的原因主要有：(1)垂向滑橇由于长时间磨损导致高度逐渐减小，落车状态的间隙值增大；(2)悬浮传感器故障引起检测的间隙值出现偏差和故障；(3)轨道变形致使悬浮传感器检测的基准面出现偏差；(4)支撑轮机械故障导致支撑轮无法正常收起，悬浮间隙偏小。

上述原因均会造成悬浮间隙值异常，尤其当车辆悬浮控制器出现不能正常悬浮的严重故障时，故障的悬浮点会直接降落在轨道上。由垂向滑橇支撑车辆回库，该过程会产生剧烈摩擦，使垂向滑橇高度不断减小，若行车过程中垂向滑橇高度不够，严重情况下会损坏车辆的直线电机。

因此，车辆回库后，需对车辆的悬浮传感器状态、垂向滑橇高度、支撑轮状态等进行检查。一列磁浮列车具有60个悬浮控制点位、垂向滑橇和支撑轮，检修人员需到车底逐一进行人工检查，检修工作量大。同时，车辆正线运行时，并不具备检修条件，严重影响了车辆的行车安全。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种磁浮列车、悬浮控制器及悬浮间隙异常预警方法、系统，解决车辆在线运行时不能实时检测以及检修工作量大的问题，保证行车安全。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种磁浮列车悬浮间隙异常预警方法，包括以下步骤：

s1、对于任一悬浮控制器，判断以下条件是否同时满足：悬浮控制器获取的零速信号值为0，硬线指令信号为降落；若是，进入步骤s2；否则，悬浮间隙正常，结束；

s2、判断悬浮间隙值δ是否满足(δ0-k)≤δ≤(δ0 k)，若是，则判断悬浮间隙正常；否则，判断悬浮间隙异常；其中，δ0、k为设定的阈值。

本发明根据列车零速信号、硬线指令信号判断是否需要进行悬浮间隙正常检测，只有在满足相应条件时才进行检测，降低了内存损耗，可以提高检测效率；同时，在满足相应条件时，本发明结合悬浮间隙阈值判断悬浮间隙是否正常，无需人工到车底逐一进行检查，极大地减小了检修工作量，且可以在列车运行过程中实时检测，极大地提高了行车安全性，且本发明综合零速信号、硬线指令信号和悬浮间隙阈值判断悬浮间隙是否异常，极大地提高了检测精度。

为保证悬浮系统正常悬浮，当车辆处于零速状态且降落在轨道上，同时车辆和轨道皆处于正常状态时，悬浮传感器检测悬浮电磁铁与轨道的间隙应为δ0。考虑到轨道不平顺、垂向滑橇磨损以及机械安装偏差，当车辆处于降落状态时，各个悬浮控制器检测的间隙δ应维持在(δ0±2)mm范围，超出此范围的间隙值δ将会影响悬浮系统正常悬浮,此时可判断系统出现了垂向滑撬高度异常、悬浮传感器故障、轨道存在变形、支撑轮未正常收起等异常情况，悬浮控制器需上报状态异常信息，提示司机和检修人员进行检修和处理。即本发明中，k＝2。

本发明中，δ0＝16mm。在轨道无异常条件下，全新的滑撬安装好后，车辆在落车状态下，悬浮传感器检测的间隙值即为16mm(实际安装时稍有偏差)，该高度是由滑撬的高度决定。若滑撬有磨损，该值会逐渐增大。一般情况下，车辆落车时，该值为16mm(车辆悬浮后间隙为8mm，即悬浮传感器与轨道下表面检测值为8mm，此时轨道上表面的间隙也为8mm。正常悬浮时，轨道上、下表面的间隙均为8mm)。

一种磁浮列车悬浮间隙异常预警系统，其特征在于，包括：

车辆状态检测模块，用于检测悬浮控制器获取的零速信号和硬线指令信号，并在零速信号值为0，且硬线指令信号为降落时，向悬浮间隙判断模块发出预警指令；

悬浮间隙判断模块，用于在接收到预警指令后，判断悬浮间隙值δ是否满足(δ0-k)≤δ≤(δ0 k)，若是，则判断悬浮间隙正常；否则，判断悬浮间隙异常；其中，δ0、k为设定的阈值。

本发明的预警系统设置车辆状态检测模块和悬浮间隙判断模块，综合零速信号、硬线指令信号和悬浮间隙阈值判断悬浮间隙是否异常，极大地提高了检测精度；无需人工到车底逐一进行检查，极大地减小了检修工作量，且可以在列车运行过程中实时检测，极大地提高了行车安全性。

本发明的预警系统还包括车辆状态下发模块，用于接收列车控制系统发送的零速信号，并将所述零速信号发送至各悬浮控制器。车辆状态下发模块可以保存零速信号值，并将零速信号下发至个悬浮控制器，便于接收和存储零速信号，无需将所有零速信号均存储至悬浮控制器，节约了悬浮控制器的内存，提高了悬浮控制器的检测效率。

本发明的预警系统还包括判断状态显示模块，用于在接收到悬浮间隙判断模块发送的悬浮间隙异常信号时，将相应悬浮控制器点位图标显示为设定颜色。状态显示模块可以实时显示相应点位图标，便于检修人员或者司机查看异常状态，及时检修。

所述悬浮间隙判断模块还与列车控制系统通信。悬浮间隙判断模块可以将悬浮间隙状态(正常或异常)实时发送至列车控制系统，便于列车控制系统或者各悬浮点的工作状态，并将异常状态实时显示在司机室，方便司机根据相应状态判断是否需要停车检修，进一步保证了行车安全。

作为一个发明构思，本发明还提供了一种磁浮列车悬浮控制器，其包括上述预警系统。本发明中，磁浮列车的每个悬浮控制器均设置了预警系统，每个悬浮控制器可以对应检测其控制的悬浮点的状态，各悬浮控制器可以独立检测和控制，进一步提高检测精度，便于检修。

作为一个发明构思，本发明还提供了一种磁浮列车，其包括上述预警系统。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明实现了车辆异常状况的在线检测与预警，并可以将检测结果通过车辆网络上传至司机显示器，解决了车辆在线运行时不能实时检测以及检修工作量大的问题，保证了车辆的行车安全，极大的减少了检修人员的工作量。

附图说明

图1为悬浮电磁铁安装示意图；

图2为本发明实施例1预警系统结构框图；

图3为本发明实施例2预警方法流程图。

具体实施方式

如图2所示，本发明实施例1通过设置车辆状态下发模块、车辆状态检测模块、悬浮间隙判断模块、状态判断显示模块等功能模块，综合车辆各个状态信息，实现对垂向滑撬高度异常、悬浮传感器故障、轨道变形、支撑轮未正常收起等导致的异常情况进行综合判断和检测。本发明实施例1的间隙异常预警系统主要由四个模块组成：车辆状态下发模块、车辆状态检测模块、悬浮间隙判断模块、状态判断显示模块。

各模块功能如下：

(1)车辆状态下发模块接收列车控制系统发送过来的零速信号zero_speed，通过列车控制系统网络下发至车辆状态检测模块，若zero_speed＝“0”，车辆为零速状态，若zero_speed＝“1”，车辆为非零速状态。

(2)车辆状态检测模块接收车辆的零速信号，同时通过硬线检测车辆的起浮、降落命令信号levst。若硬线电平为低电平，则levst＝“0”，起浮、降落命令为“降落”，若硬线电平为高电平，则levst＝“1”，起浮、降落命令为“起浮”。车辆状态检测模块综合判断后，输出车辆状态信号train_state。

(3)当车辆状态train_state满足条件后，由悬浮间隙判断模块，结合间隙信号δ完成判断功能，输出相应的gap_ok_w状态信息，并将状态信息值上传至状态判断显示模块。

(4)状态判断显示模块根据gap_ok_w状态值，在车辆司机显示屏以不同颜色和弹框信息进行警告显示。

本发明的车辆状态下发模块和状态判断显示模块执行的操作在车辆列车控制系统中实现，悬浮间隙判断模块和车辆状态检测模块执行的操作在悬浮控制器完成。

本发明实施例2预警方法如图3所示，具体实施步骤如下：

步骤1：车辆状态下发模块接收列车控制系统发送过来的零速信号zero_speed，并保存状态值；

步骤2：通过车辆内部的can总线将列车的“零速”信号下发至各个悬浮控制器。在can总线应用层协议中，定义下发数据帧的数据字节7.0位为列车零速位，其中“0”代表“零速”，“1”代表“非零速”，定义如下：

步骤3：悬浮控制器中的车辆状态检测模块检测起浮、降落命令信号值的硬线指令信号，若硬线电平为低电平，则levst＝“0”，起浮、降落命令为“降落”，若硬线电平为高电平，则levst＝“1”，起浮、降落命令为“起浮”；

步骤4：车辆状态检测模块综合zero_speed信号值和levst信号值，输出train_state状态值，同时满足zero_speed＝“0”且levst＝“0”，则train_state＝“1”，否则train_state＝“0”；

步骤5：当train_state＝“1”，悬浮间隙判断模块启动间隙预警与检测功能：若(δ0-2)mm≤δ≤(δ0 2)mm时，判定间隙值δ处于正常值范围，输出gap_ok_w＝“0”；若δ>(δ0 2)mm或δ<(δ0-2)mm，判定间隙值δ异常，输出gap_ok_w＝“1”，本发明中设定间隙值δ0＝16mm；

步骤6：悬浮间隙判断模块将状态信息gap_ok_w同样通过can总线上传至列车控制网络和状态判断显示模块，定义can总线应用层协议中，上传数据帧数据字节8.3位为间隙异常预警位，其中gap_ok_w＝“0”代表“正常”，gap_ok_w＝“1”代表“异常”，定义如下：

步骤7：状态判断显示模块依据上传数据帧字节8.3位进行判断，当gap_ok_w＝“0”时，相应的悬浮控制器点位图标显示为绿色；当gap_ok_w＝“1”时，相应的悬浮控制器点位图标显示为黄色，并进行相应的信息提示；

步骤8：当train_state＝“0”，悬浮间隙判断模块不启动间隙预警与检测功能。考虑到网络的稳定性，当can总线网络异常时，悬浮间隙判断模块不启动间隙预警与检测功能。