[发明专利]一种永磁磁浮列车过弯导向控制方法及系统

说明书

本发明提供一种永磁磁浮列车过弯导向控制方法及系统。其利用位置传感器获取永磁磁浮列车在轨道上所处的位置，从而在弯道位置触发导向电磁线圈提供电磁导向吸力F_电磁，利用该电磁导向吸力驱动永磁磁浮列车向弯道内侧侧偏。由此，本发明能够在弯道内利用电磁导向吸力F_电磁以及永磁磁浮列车侧偏时所受到的磁轨的侧向力F_侧平衡永磁磁浮列车转弯时所受到的离心力F_离，本发明可通过计算车载磁体与磁轨磁体之间稳定转向所需要的侧偏位移量，实时调整导向电磁线圈的电流I，以利用永磁磁浮本身存在的侧向力抵消列车过弯时的部分离心力，减少电磁导向的压力，从而达到降低电磁导向系统设计容量，提升电磁导向系统的冗余度，减少电磁导向成本的目的。

技术领域

本发明涉及磁悬浮技术领域，具体而言涉及一种永磁磁浮列车过弯导向控制方法及系统。

背景技术

磁悬浮列车是一种利用磁力相互作用使列车与轨道间无机械接触的新型节能轨道交通工具，磁浮列车主要由悬浮、导向、和牵引三个系统组成，具有快速、节能、安全舒适、地形适应力强等优点，磁悬浮列车的出现和发展极大的丰富了现有的交通系统，为解决城市交通拥堵问题提供一种新思路。

悬挂式永磁磁浮列车不仅集磁悬浮列车的所有优点，也有自己独特的性质，列车结构示意图如图1所示，列车利用车载永磁体B与轨道磁体C之间相互排斥力(B1与C1相斥，B2与C2相斥)提供列车的主要悬浮力，车厢利用悬挂系统4与转向架1连接，悬挂在轨道下方，由钢梁或者混泥土立柱支撑，悬挂在空中，由电机2提供驱动力，转向架左右的电磁铁A1提供电磁导向力。由于悬挂式永磁磁浮列车将地面交通移至空中，可以建在城市的景观带上方，在无需扩展城市现有公路设施的基础上可以有效缓解城市交通拥堵难题，克服了其他轨道交通系统的弊病，并在造价上相对于地铁、电磁悬浮列车、轻轨等要低，且建造技术相对简单，在建造和运营方面具有很多突出的特点，适用范围更广。永磁磁浮列车利用了永磁体排斥力提供主要悬浮力，相比电磁悬浮型、高温超导型磁浮列车悬浮功耗大大减小，维护成本低，但是永磁悬浮存在天然的不稳定性，且悬浮阻尼较小，给悬浮系统控制和驱动系统控制带来较大的麻烦。另外，车载磁体与磁轨之间发生侧偏位移时悬浮力呈指数式下降，同时，磁体之间存在较大的侧向力，这给永磁磁浮列车导向技术的研究带来巨大的挑战，特别是车辆过弯道时情况更是复杂，目前的导向技术常用的有三种，即机械导向、电磁导向、混合磁浮导向。永磁磁浮列车受到较大侧向力的作用，目前工程实践中，永磁磁浮列车导向系统大多采用轮轨接触的形式。而轮轨接触的走行方式，实际运行过程中存在轮轨的磨耗较为严重，给维护带来一定的困难，影响系统的使用寿命，进而造成系统运营成本增加。同时，轮轨之间有直接的机械接触，长期运行，轮轨磨损较大，使轨道不平顺恶化，容易产生振动和增大噪音，降低车辆的运行品质，所以无接触的电磁导向是一种理想的选择。然而，斥力型永磁磁浮列车存在巨大的侧向力，在车辆过弯处的动力学模型更是复杂，这在一定程度上影响了电磁导向在永磁磁浮列车系统的工程应用实践。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种永磁磁浮列车过弯导向控制方法及系统，本发明利用永磁磁浮本身存在的侧向力抵消列车过弯时的部分离心力，能够减少电磁导向的压力，降低电磁导向的成本，提升系统的稳定性，并实现无接触稳定导向。本发明具体采用如下技术方案。

一种永磁磁浮列车过弯导向控制方法，在永磁磁浮列车即将进入弯道时，执行以下步骤：

第一步，调节流经导向电磁线圈的电流I的大小，驱使导向电磁线圈产生电磁导向吸力F电磁，利用该电磁导向吸力驱动永磁磁浮列车在进入弯道时向弯道内侧侧偏，使永磁磁浮列车上的车载磁体相对于轨道上的磁轨磁体向弯道内侧侧偏；

第二步，计算永磁磁浮列车侧偏时所受到的磁轨的侧向力F侧，并计算永磁磁浮列车所受到的离心力F离；