一种列车控制方法和相关装置与流程

1.本技术涉及磁悬浮技术领域，特别是涉及一种列车控制方法和相关装置。


背景技术：

2.随着科技水平的不断进步，人们出行的方式也越来越高效、便捷。其中，磁悬浮列车是当下速度最快的出行方式之一。
3.在相关技术中，磁悬浮列车是依靠轨道与列车车体之间产生的磁力来支撑列车车体悬浮在轨道上进行行驶。由于磁悬浮列车的车体较轻，且车载与地面悬浮系统之间的磁阻力很小，因此列车很容易受磁力和空气阻力的影响而产生振动。
4.目前的列车控制方法仅仅对列车在轨道平行方向上的振动有稳定效果，对于列车轨道垂直方向上的控制效果较差。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本技术提供了一种列车控制方法，处理设备可以基于列车在列车轨道垂直方向上的振动情况确定稳定该列车所需的电磁力，然后根据该电磁力调节列车中的集电线圈，使该列车能够通过集电线圈产生的电磁力稳定该列车在列车轨道垂直方向上的运行状态。
6.本技术实施例公开了如下技术方案：
7.第一方面，本技术实施例提供了一种列车控制方法，所述方法包括：
8.获取列车对应的振动信息，所述振动信息用于体现所述列车在列车轨道垂直方向上的振动情况；
9.根据所述振动信息，确定所述列车对应的轨道斥力，所述轨道斥力用于将所述列车向所述列车轨道垂直方向的上方推动；
10.根据所述轨道斥力，确定在所述列车轨道垂直方向上稳定所述列车所需的电磁力，所述电磁力用于将所述列车向所述列车轨道垂直方向的下方推动；
11.根据所述电磁力调整所述列车中的集电线圈的参数，以产生所述电磁力。
12.在一种可能的实现方式中，所述根据所述振动信息，确定所述列车对应的轨道斥力，包括：
13.根据所述振动信息，确定所述列车在所述列车轨道垂直方向上振动的加速度信息；
14.根据所述加速度信息，确定所述列车在所述列车轨道垂直方向上的速度信息；
15.根据所述速度信息确定所述列车对应的轨道斥力。
16.在一种可能的实现方式中，所述根据所述电磁力调整所述列车中的集电线圈的参数，包括：
17.根据所述电磁力，确定生成所述电磁力所需的目标集电线圈电流；
18.将所述目标集电线圈电流注入所述集电线圈中。
19.在一种可能的实现方式中，所述根据所述电磁力调整所述列车中的集电线圈的参数，包括：
20.根据所述电磁力调整所述集电线圈对应的功率因数角，使所述集电线圈中的无功电流满足生成所述电磁力，所述功率因数角用于调整所述集电线圈中的电流中有功电流与无功电流的比值，所述无功电流用于生成所述集电线圈对应的电磁力。
21.在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
22.对所述振动信息进行滤波处理；
23.所述根据所述振动信息，确定所述列车对应的轨道斥力，包括：
24.根据滤波处理后的所述振动信息，确定所述列车对应的轨道斥力。
25.第二方面，本技术实施例提供了一种列车控制装置，所述装置包括获取单元、第一确定单元、第二确定单元和调整单元：
26.所述获取单元，用于获取列车对应的振动信息，所述振动信息用于体现所述列车在列车轨道垂直方向上的振动情况；
27.所述第一确定单元，用于根据所述振动信息，确定所述列车对应的轨道斥力，所述轨道斥力用于将所述列车向所述列车轨道垂直方向的上方推动；
28.所述第二确定单元，用于根据所述轨道斥力，确定在所述列车轨道垂直方向上稳定所述列车所需的电磁力，所述电磁力用于将所述列车向所述列车轨道垂直方向的下方推动；
29.所述调整单元，用于根据所述电磁力调整所述列车中的集电线圈的参数，以产生所述电磁力。
30.在一种可能的实现方式中，所述第一确定单元具体用于：
31.根据所述振动信息，确定所述列车在所述列车轨道垂直方向上振动的加速度信息；
32.根据所述加速度信息，确定所述列车在所述列车轨道垂直方向上的速度信息；
33.根据所述速度信息确定所述列车对应的轨道斥力。
34.在一种可能的实现方式中，所述调整单元具体用于：
35.根据所述电磁力，确定生成所述电磁力所需的目标集电线圈电流；
36.将所述目标集电线圈电流注入所述集电线圈中。
37.在一种可能的实现方式中，所述调整单元具体用于：
38.根据所述电磁力调整所述集电线圈对应的功率因数角，使所述集电线圈中的无功电流满足生成所述电磁力，所述功率因数角用于调整所述集电线圈中的电流中有功电流与无功电流的比值，所述无功电流用于生成所述集电线圈对应的电磁力。
39.在一种可能的实现方式中，所述装置还包括滤波单元：
40.所述滤波单元，用于对所述振动信息进行滤波处理；
41.所述第一确定单元具体用于：
42.根据滤波处理后的所述振动信息，确定所述列车对应的轨道斥力。
43.由上述技术方案可以看出，在列车运行过程中，处理设备可以实时检测列车在列车轨道垂直方向上的振动情况，并获取用于体现该振动情况的振动信息。根据该振动信息，处理设备可以确定该列车目前所受的轨道斥力，该轨道斥力用于将列车向列车轨道垂直方
向的上方推动。由于当该轨道斥力与列车在列车轨道垂直方向上向下的力不平衡时，列车会发生振动的情况，因此处理设备可以根据该轨道斥力确定在列车轨道垂直方向上稳定列车所需的电磁力，该电磁力用于将列车向列车轨道垂直方向的下方推动。处理设备可以根据该电磁力调整列车集电线圈的参数，从而使列车获得该电磁力，以与该轨道斥力达到平衡，使列车在列车轨道垂直方向上达到稳定。同时，由于本技术只需要调节列车自身的运行参数即可实现，无需额外添加大量装置，因此对车体重量影响较低。
附图说明
44.为了更清楚地说明本技术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技术的一些实施例，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。
45.图1为本技术实施例提供的一种列车控制方法的流程图；
46.图2为本技术实施例提供的一种实际应用场景中列车控制方法的示意图；
47.图3为本技术实施例提供的一种实际应用场景中列车控制方法的示意图；
48.图4为本技术实施例提供的一种实际应用场景中列车控制方法的示意图；
49.图5为本技术实施例提供的一种实际应用场景中列车控制方法的示意图；
50.图6为本技术实施例提供的一种列车控制装置的结构框图。
具体实施方式
51.下面结合附图，对本技术的实施例进行描述。
52.现有的传统轮轨车辆由于轮轨摩擦等因素的影响，很难向更高的速度方向发展，一般来说400km/h便是其安全和成本的极限。应用磁悬浮技术可使列车摆脱轮轨关系的束缚，磁悬浮列车运行时其轮对悬于轨道上方，是一种非接触式悬浮、导向及驱动的陆上新型轨道交通工具，在速度、运量、功率、载重、舒适性和安全性等方面均有更好的表现。
53.超导磁浮作为磁悬浮车辆的一种由超导磁体、悬浮架、车体、车端连接、辅助供电系统、车载电气设备、无接触受流系统等系统构成。其中车载超导磁体是车辆中最为核心的系统，与车辆的悬浮、导向、牵引、制动、供电等多个功能互相耦合。
54.超导磁浮车辆采用8辆编组，由2节端车和6节中间车组成，共9个悬浮架，两个端车的一位端采用一个完整的悬浮架，端车二位端和中间车相同，两车共用一个悬浮架，整车的牵引与制动由地面控制。每个悬浮架两侧分别安装超导线圈，与地面牵引线圈相互作用产生列车的驱动力；与地面悬浮线圈相互作用产生列车的悬浮力。超导线圈外侧安装有集电线圈，通过切割复合磁场产生感应电能供给车载负荷。
55.为了减少推进系统耗电和导轨维护带来的运营成本，超导磁浮列车的车身需要进行轻量化处理，但是由于磁浮列车具有很轻的车身和重型转向架的簧载质量与非簧载质量比较小，并且车载与地面悬浮系统之间的磁阻力很小，所以列车容易受到磁力和空气阻力不均的影响，而弹簧和阻尼器需要很长时间来吸收横向/垂直力的能量，导致车身产生振动，在高速下转弯、上/下坡等时候尤为明显。此外，由于超导电动悬浮(eds)的固有特性，驱动系统自身带有负的磁阻尼，在车辆发生振动时会加剧振动，磁浮车辆的乘坐舒适性因此
而降低。
56.在相关技术中，对于列车在列车轨道垂直方向上的振动控制主要是通过添加阻尼装置，例如弹簧等实现的，因此需要在列车上引入阻尼装置。但是额外阻尼装置的引入会破坏列车原有的车体结构，增加列车的重量。
57.为了解决上述技术问题，本技术提供了一种列车控制方法，处理设备可以基于列车在列车轨道垂直方向上的振动情况确定稳定该列车所需的电磁力，然后根据该电磁力调节列车中的集电线圈，使该列车能够通过集电线圈产生的电磁力稳定该列车在列车轨道垂直方向上的运行状态。
58.可以理解的是，该方法可以应用于处理设备上，该处理设备为能够进行列车控制的处理设备，例如可以为具有列车控制功能的终端设备或服务器。该方法可以通过终端设备或服务器独立执行，也可以应用于终端设备和服务器通信的网络场景，通过终端设备和服务器配合执行。其中，终端设备可以为计算机、手机等设备。服务器可以理解为是应用服务器，也可以为web服务器，在实际部署时，该服务器可以为独立服务器，也可以为集群服务器。
59.接下来，将结合附图，对本技术实施例提供的一种列车控制方法进行介绍。
60.参见图1，图1为本技术实施例提供的一种列车控制方法的流程图，该方法包括：
61.s101：获取列车对应的振动信息。
62.其中，振动信息用于体现列车在列车轨道垂直方向上的振动情况，例如可以为列车在列车轨道垂直方向上的加速度信息等。
63.s102：根据振动信息，确定列车对应的轨道斥力。
64.可以理解的是，列车的振动是由于列车在列车轨道垂直方向上受力不平衡造成的，因此，为了实现列车在该方向上的稳定，处理设备需要先获知造成列车振动的轨道斥力，该轨道斥力用于将所述列车向所述列车轨道垂直方向的上方推动。
65.在一种可能的实现方式中，处理设备可以根据振动信息，确定列车在列车轨道垂直方向上振动的加速度信息，然后根据加速度信息，确定列车在所述列车轨道垂直方向上的速度信息，最后根据所述速度信息确定所述列车对应的轨道斥力。
66.s103：根据轨道斥力，确定在列车轨道垂直方向上稳定列车所需的电磁力。
67.其中，电磁力用于将所述列车向所述列车轨道垂直方向的下方推动。可以理解的是，在磁悬浮列车中通常具有集电线圈，该集电线圈一方面可以用于在行驶过程中通过切割轨道产生的磁场产生电流，从而可以向车载设备提供电能供应，同时，也能产生将列车向列车轨道垂直方向上向下推动的电磁力。由此可见，本技术在产生电磁力时无需更改该列车中原有的架构，在原有架构的基础上即可实现对列车运行的稳定，实现成本较低。
68.s104：根据电磁力调整列车中的集电线圈的参数，以产生电磁力。
69.处理设备可以基于该电磁力和列车运行参数之间的关联关系，确定出在该列车中的集电线圈上产生该电磁力所需的参数，从而可以由针对性的对该集电线圈的参数进行调整。通过该调整所生成的电磁力，列车可以实现在列车轨道垂直方向上的平衡，从而减缓列车振动。
70.由上述技术方案可以看出，在列车运行过程中，处理设备可以实时检测列车在列车轨道垂直方向上的振动情况，并获取用于体现该振动情况的振动信息。根据该振动信息，
处理设备可以确定该列车目前所受的轨道斥力，该轨道斥力用于将列车向列车轨道垂直方向的上方推动。由于当该轨道斥力与列车在列车轨道垂直方向上向下的力不平衡时，列车会发生振动的情况，因此处理设备可以根据该轨道斥力确定在列车轨道垂直方向上稳定列车所需的电磁力，该电磁力用于将列车向列车轨道垂直方向的下方推动。处理设备可以根据该电磁力调整列车集电线圈的参数，从而使列车获得该电磁力，以与该轨道斥力达到平衡，使列车在列车轨道垂直方向上达到稳定。同时，由于本技术只需要调节列车自身的运行参数即可实现，无需额外添加大量装置，因此对车体重量影响较低。
71.在一种可能的实现方式中，该运行参数可以包括集电线圈电流，该集电线圈用于向列车提供在列车轨道垂直方向上的作用力。处理设备可以根据电磁力，确定生成电磁力所需的目标集电线圈电流，该目标集电线圈电流即为在集电线圈中生成该电磁力所需要输入的电流。处理设备可以将该目标集电线圈电流输入该集电线圈中，以生成该电磁力在列车轨道垂直方向上平衡列车振动。
72.除此之外，由于该集电线圈在切割轨道磁感线的过程中也会产生一定的电流，因此处理设备还可以通过调整集电线圈自身所产生的电流来生成平衡列车所需的电磁力。
73.可以理解的是，集电线圈中的电流并不都能够用于产生电磁力，一部分电流会用于产生磁阻力来为列车供电，这部分电流成为有空电流；一部分电流可以用于产生电磁力，这部分电流成为无功电流。其中，集电线圈具有用于调整集电线圈中的电流中有功电流与无功电流比值的功率因数角，处理设备可以根据所需的电磁力调整该集电线圈对应的功率因数角，从而使该集电线圈中具有足够的无功电流来生成平衡列车所需的电磁力。
74.此外，在一种可能的实现方式中，为了确定出更为准确的电磁力，处理设备在获取振动信息后，可以先对振动信息进行滤波处理，然后根据滤波处理后的振动信息，确定列车对应的轨道斥力。
75.为了便于理解本技术提供的技术方案，接下来，将结合一种实际应用场景，对本技术实施例提供的一种列车控制方法进行介绍。
76.参见图2，图2为本技术实施例提供的一种实际应用场景中列车控制方法的示意图，该图展示了一种列车架构的示意图，其中x轴为列车轨道方向，y轴为列车轨道方向的纵向，z轴为列车轨道垂直方向。该集电线圈如图3所示，为8字型结构。8字型集电线圈平行与z轴方向的边在悬浮线圈磁场中受到的力为x轴方向，平行与x轴的边在悬浮线圈磁场中受到的力为z轴方向。
77.集电线圈在x轴方向受到的力为磁阻力和列车运动方向相反，x轴方向上的磁阻力做负功在集电线圈中产生电流为列车用电设备供电。若8字型线圈上下线圈大小不一致则会产生一个使列车产生俯仰趋势的扭矩。
78.集电线圈在z轴方向上力的大小和方向可通过改变集电线圈中的电流来进行控制，既可沿z轴负方向也可沿z轴正方向。可以产生垂直方向上的阻尼，抑制列车垂直方向上的振动，并且车体两边的集电线圈中的电流可单独控制，产生一个沿y轴方向的滚动力矩，抑制车体滚动。
79.参见图4，在该实际应用场景中，处理设备可以为控制器，列车上的转向架中安装有用于测量加速度的加速度传感器，在通常情况下，该加速度传感器用于对列车的行驶状态进行监控，因此在大部分列车上都具有该传感器。
80.通过该传感器获得的加速度数据，控制器可以分析需要向集电线圈中输入的电流。如图5所示，在通过加速度传感器获得加速度az后，可以先通过积分器和带通滤波器进行预处理，通过积分器可以计算出相应的列车振动的偏移速度vz，通过带通滤波器滤去无关的噪声之后得到较为精确的偏移速度，根据偏移速度可以得到生成平衡电磁力所需的无功电流将线性发电机集电线圈中的实际电流i0和电流输入加法器作差，得到误差δi0将其输入pi控制器中，pi控制器输出控制信号控制pwm控制器生成pwm波进而控制pwm变流器，通过上述反馈控制过程，pwm变流器输出电流为需要注入集电线圈中的电流此电流让集电线圈产生垂直方向的电磁力，从而使列车在列车轨道垂直方向上达到平衡。
81.基于上述实施例提供的列车控制方法，本技术实施例还提供了一种列车控制装置，参见图6，图6为本技术实施例提供的一种列车控制装置600的结构框图，该装置600包括获取单元601、第一确定单元602、第二确定单元603和调整单元604：
82.所述获取单元601，用于获取列车对应的振动信息，所述振动信息用于体现所述列车在列车轨道垂直方向上的振动情况；
83.所述第一确定单元602，用于根据所述振动信息，确定所述列车对应的轨道斥力，所述轨道斥力用于将所述列车向所述列车轨道垂直方向的上方推动；
84.所述第二确定单元603，用于确定在所述列车轨道垂直方向上稳定所述列车所需的电磁力，所述电磁力用于将所述列车向所述列车轨道垂直方向的下方推动；
85.所述调整单元604，用于根据所述电磁力调整所述列车中的集电线圈的参数，以产生所述电磁力。
86.在一种可能的实现方式中，所述第一确定单元602具体用于：
87.根据所述振动信息，确定所述列车在所述列车轨道垂直方向上振动的加速度信息；
88.根据所述加速度信息，确定所述列车在所述列车轨道垂直方向上的速度信息；
89.根据所述速度信息确定所述列车对应的轨道斥力。
90.在一种可能的实现方式中，所述调整单元604具体用于：
91.根据所述电磁力，确定生成所述电磁力所需的目标集电线圈电流；
92.将所述目标集电线圈电流注入所述集电线圈中。
93.在一种可能的实现方式中，所述调整单元604具体用于：
94.根据所述电磁力调整所述集电线圈对应的功率因数角，使所述集电线圈中的无功电流满足生成所述电磁力，所述功率因数角用于调整所述集电线圈中的电流中有功电流与无功电流的比值，所述无功电流用于生成所述集电线圈对应的电磁力。
95.在一种可能的实现方式中，所述装置还包括滤波单元：
96.所述滤波单元，用于对所述振动信息进行滤波处理；
97.所述第一确定单元602具体用于：
98.根据滤波处理后的所述振动信息，确定所述列车对应的轨道斥力。
99.本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质可以是下述介质中的至少一
种：只读存储器(英文：read-only memory，缩写：rom)、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
100.需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备及系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的设备及系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
101.以上所述，仅为本技术的一种具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。