一种非接触的磁浮列车定位装置及方法、磁浮列车的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及磁浮列车领域，尤其涉及一种非接触的磁浮列车定位装置和方法；本 发明还涉及具有所述非接触的磁浮列车定位装置的磁浮列车。
【背景技术】
[0002] 目前，投入商业运营的常导磁浮列车分为低速磁浮列车和高速磁浮列车两种类 型。这标志着常导型磁浮列车的相关技术已趋于成熟。
[0003] 然而，现有两种磁浮交通系统都存在一些缺点。以HSST为代表的低速磁浮列车的 优点是，悬浮和导向系统结构简单，但其牵引系统采用的短定子异步直线感应电机存在两 个明显的弱点：一是电机的效率和功率因数低；二是受到定子端部效应的影响，列车运行 时速很难继续提升，使得低速磁浮技术只能应用于城市内部轨道交通。以TR为代表的高 速磁浮列车采用长定子同步直线电机，牵引效率高，运行速度快，但也有三个明显的弱点： 其一，TR采用主动导向系统，导致车辆体量和重量都很大，车体宽度达3700_，车辆自重达 52吨；其二是，由于导向电磁铁间隙的约束，转弯半径大，理论上为350m，实际转弯半径达 530m ;其三，用于同步牵引的定位测速装置在车上，而牵引控制系统在地面，定位测速的信 息需要通过车地通信、无线通信等一系列复杂环节才能传递到地面牵引控制系统，该种系 统结构复杂，造价高。
[0004] 在现有磁浮交通技术的基础上，中国人民解放军国防科学技术大学磁悬浮团队提 出了一种新的磁浮列车结构，其运行速度介于现有的高速磁浮列车和低速磁浮列车之间， 因此称为中速磁浮列车。中速磁浮列车采用U型永磁、电磁混合悬浮磁铁来实现悬浮和导 向功能，采用基于永磁海尔贝克与空芯线圈结构(可简称为PMH&ILC结构）的同步直线电机 实现牵引功能。直线电机的初级采用安装在轨道中部的空心线圈，这种结构一方面可以降 低造价，另一方面还能最大限度地减小电机的法向力，有利于提高悬浮系统的稳定性；电机 的次级采用基于海尔贝克即Halbach结构的永磁阵列，安装在列车转向架的中部，这种结 构将永磁阵列的磁场集中于面向轨道上铺设的长定子，提高了永磁体的利用率，同时利用 基于Halbach结构的永磁体排列方式，能保证次级磁场为标准的正弦分布，正弦分布的磁 场与地面空心线圈内的行波磁场相互作用，能够提高列车运行的平稳性。相比于HSST系 统，中速磁浮列车可以达到更高的运行速度，而且牵引效率大幅提高，更加节能环保。
[0005] 中速磁浮列车采用同步牵引技术，从根本上克服了低速磁浮所采用的直线感应电 机牵引效率低的缺点。但同步牵引技术需要精确的车辆相对轨道的位置信息，而现有上海 高速磁浮的车载定位技术不适用于中速磁浮列车。原因有两个：一是中速和高速磁浮虽然 都采用同步直线电机，但高速磁浮采用硅钢叠片铁芯的齿槽结构作为地面长定子，而中速 磁浮则采用空芯线圈结构的长定子，因此无法采用检测齿槽结构的方式实现定位；二是高 速磁浮列车的定位测速系统极为复杂，特别是轨旁必须要设置大量的无线电通信基站，以 将列车测量的位置和速度信息实时传输到地面运控室，无线通信链路不仅增加了系统建设 成本，而且极大的降低了系统的可靠性。
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种非接触的 磁浮列车定位装置及方法，以简便快捷的检测磁浮列车相对于轨道的精确位置，为磁浮列 车控制系统提供基础。
[0007] 本发明进一步要解决的技术问题是，在提供上述非接触的感应检测装置的基础 上，还提供一种包括上述非接触的磁浮列车定位装置的磁浮列车。
[0008] 本发明解决其技术问题采用的技术方案是： 本发明之非接触的感应检测装置，包括发射天线、若干对感应环线和信号处理单元；所 述发射天线安装于磁浮列车的本体上，所述感应环线铺设于轨道上； 所述发射天线通进高频交变电流时，在发射天线四周形成交变磁场，用于交变磁场的 激励源； 所述感应环线，用于当所述发射天线沿感应环线移动时，产生感应电压信号； 所述信号处理单元，用于根据所述感应环线发送的感应电压信号，获得磁浮列车的位 置信息。
[0009] 优选的，所述发射天线安装于磁浮列车的转向架上，所述感应环线铺设于轨道长 定子的齿内。
[0010] 优选的，所述感应环线埋设于长定子齿的上表面和侧面开设的槽中，并使用压条 将所述感应环线封闭在槽内。
[0011] 优选的，所述感应环线包括一对基准线R线和若干对绝对定位线G线，所述绝对定 位线G线按编码规则交叉换位，所述基准线R线不换位。
[0012] 优选的，所述绝对定位线G线按照格雷码地址编码规则交叉换位，绝对定位线对 数和各绝对定位线交叉步长由定位精度和最大检测距离确定。
[0013] 优选的，所述感应环线包括相对定位线H线和H'线，所述相对定位线H线和H'线 采用双环线结构，两对环线相互错开若干个交叉周期。
[0014] 优选的，所述信号处理单元包括格雷码信号处理单元，用于根据所述基准线R线 和所述绝对定位线G线产生的感应电压信号，获得磁浮列车的绝对位置信息。
[0015] 优选的，所述信号处理单元包括相位检测处理单元，用于根据所述相对定位线H 线和H'线产生的感应电压信号，获得磁浮列车的磁极相角信息和列车方向信息。
[0016] 本发明进一步解决其技术问题采用的技术方案是，在提供所述述非接触的磁浮列 车位置检测装置的基础上，本发明还提供一种包括所述非接触的磁浮列车定位装置的磁浮 列车。
[0017] 本发明还提供一种非接触的磁浮列车定位方法，所述方法包括以下步骤： 步骤1 :向安装于磁浮列车本体上的发射天线通进高频交变电流，在发射天线四周形 成交变磁场，作为交变磁场的激励源； 步骤2 :所述发射天线沿铺设于轨道上的感应环线移动，产生感应电压信号； 步骤3 :根据所述感应环线发送的感应电压信号，获得磁浮列车的位置信息。
[0018] 本发明将发射天线安装于列车本体上，感应环线铺设于轨道上，不需要额外的车 地通讯设备就可以传送位置信息，从而使得整个列车系统的结构简单化，降低系统建设成 本，提高系统的可靠性。将发射天线设置于列车本体的转向架上得到发射天线所在位置，BP 获得磁浮列车转向架的位置，而同步直线电机的次级安装在列车转向架的中部，因而获得 同步直线电机的次级位置，进而获得列车的位置信息。本发明适用于采用空心线圈结构的 长定子作为同步直线电机初级的中磁浮列车的定位。将感应环线埋设于长定子齿的上表面 和侧面开设的槽中，在不影响列车正常运行的情况下，进一步简化了列车系统的结构。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明提供的第一种非接触的磁浮列车定位装置的结构框图； 图2为本发明提供