本发明涉及轨道交通电气领域，具体而言，涉及一种基于短定子直线电机驱动的列车、系统及控制方法。
背景技术：
1、如图1所示，在现有短定子直线电机驱动的中低速城轨列车交通系统中，转向架底部安装初级绕组，即定子，线路的基柱上表面安装感应板，即转子，二者组成短定子直线电机，这种情况下，短定子直线电机在为列车提供驱动力的同时，还会产生法向力，法向力表现为定子和感应板之间的吸引力，对列车来说，法向力的存在会增加车轨之间的作用力，从而增加了列车运行阻力。法向力与短定子直线电机的气隙大小、感应板材料、滑差频率等因素相关，为限制法向力对列车运行的影响，目前采用的抑制策略是调整滑差频率，使得法向力接近零，相当于只输出驱动力，该方案固然能在一定程度上解决法向力带来的影响，但却限制了短定子直线电机驱动力的高效输出。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明的目的一方面在于提供一种基于短定子直线电机驱动的列车，通过设置短定子直线电机，使其产生的法向力与列车重力方向相反，可以减小列车运行时车轨之间的摩擦力，有利于短定子直线电机驱动力输出从而提高列车运行速度，并通过以下技术手段实现：
2、一种基于短定子直线电机驱动的列车，包括转向架，所述转向架上安装有轮对，所述转向架两侧分别设置第一下垂部和第二下垂部，所述第一下垂部设置有向内延伸的第一平台，所述第二下垂部设置有向内延伸的第二平台，所述第一平台上表面安装有第一初级线圈，所述第一初级线圈与安装于支承架第一伸展台的第一感应板组成第一短定子直线电机且所述第一感应板位于所述第一初级线圈上方，所述第二平台上表面安装有第二初级线圈，所述第二初级线圈与安装于支承架第二伸展台的第二感应板组成第二短定子直线电机且所述第二感应板位于所述第二初级线圈上方，其中，所述支承架固定安装于地面。
3、进一步地，所述转向架的横梁下表面安装有第三初级线圈，所述第三初级线圈与安装于支承架的第三感应板组成第三短定子直线电机且所述第三感应板位于所述第三初级线圈下方。
4、进一步地，所述第一下垂部设置有n个向内延伸的第一平台，所述第二下垂部设置有n个向内延伸的第二平台，n≥2。
5、本发明的另一个目的在于提供一种包括上述列车的短定子直线电机轮轨交通系统，其技术手段是：还包括支承架和设置于所述支承架上且与所述轮对匹配的走行轨，所述支承架位于所述转向架的横梁下方，所述支承架两侧分别设置第一伸展台和第二伸展台，所述第一伸展台与所述列车的第一平台对应，且所述第一伸展台位于所述第一平台上方，所述第二伸展台与所述列车的第二平台对应，且所述第二伸展台位于所述第二平台上方，所述第一感应板安装于所述第一伸展台的下表面，所述第二感应板安装于所述第二伸展台的下表面。
6、进一步地，当所述转向架的第一下垂部设置有n个向内延伸的第一平台，所述转向架的第二下垂部设置有n个向内延伸的第二平台时，所述支承架两侧分别设置n个第一伸展台和n个第二伸展台。
7、本发明的目的还在于提供一种控制上述短定子直线电机轮轨交通系统的控制方法，其技术手段是：包括列车直线行驶控制方法，所述列车直线行驶控制方法包括：
8、s1：获取列车所需牵引力ft，获取列车所需最小摩擦力对应的竖直方向的力fmin；
9、s2：控制第一初级线圈和第二初级线圈的输入电流，使得ft1+ ft2≥ft，且（g- fn1-fn2）≥fmin；
10、其中，ft1为第一短定子直线电机产生的驱动力，ft2为第二短定子直线电机产生的驱动力，fn1为第一短定子直线电机产生的法向力，fn2为第二短定子直线电机产生的法向力，g为列车的重力。
11、进一步地，所述直线电机轮轨交通系统设置有第三短定子直线电机，所述列车直线行驶控制方法包括：进行步骤s1后，控制第一短定子直线电机和第二短定子直线电机优先出力，若满足s2，则第三短定子直线电机不出力，若控制第一短定子直线电机和第二短定子直线电机全出力时依然不满足s2，进入s3；
12、s3：第一短定子直线电机和第二短定子直线电机全出力时，判断是否满足ft1max+ft2max≥ft，如果满足，进入s4，如果不满足，控制第三初级线圈的输入电流，使得ft= ft1max+ft2max+ ft3；
13、s4：控制第三初级线圈的输入电流，使得fn3= fmin-（g- fn1- fn2），同时控制第一初级线圈和第二初级线圈的输入电流，使得ft= ft1+ ft2+ ft3；
14、其中，ft1max为第一短定子直线电机全出力时产生的驱动力，ft2max为第二短定子直线电机全出力时产生的驱动力，ft3为第三短定子直线电机产生的驱动力，fn3为第三短定子直线电机产生的法向力。
15、进一步地，还包括列车倾斜路面转弯行驶控制方法，所述列车倾斜路面转弯行驶控制方法包括：
16、p1：获取列车所需牵引力ft，获取列车所需最小摩擦力对应的竖直方向的力fmin；
17、p2：控制第一初级线圈和第二初级线圈的输入电流，使得ft1+ ft2≥ft，且（g1- fn1-fn2）≥fmin；
18、其中， g1为列车的重力垂直于路面的分量。
19、进一步地，所述直线电机轮轨交通系统设置有第三短定子直线电机，所述列车倾斜路面转弯行驶控制方法包括：进行步骤p1后，控制第一短定子直线电机和第二短定子直线电机优先出力，若满足p2，则第三短定子直线电机不出力，若控制第一短定子直线电机和第二短定子直线电机全出力时依然不满足p2，进入p3；
20、p3：第一短定子直线电机和第二短定子直线电机全出力时，判断是否满足ft1max+ft2max≥ft，如果满足，进入p4，如果不满足，控制第三初级线圈的输入电流，使得ft= ft1max+ft2max+ ft3；
21、p4：控制第三初级线圈的输入电流，使得fn3= fmin-（g1- fn1- fn2），同时控制第一初级线圈和第二初级线圈的输入电流，使得ft= ft1+ ft2+ ft3。
22、本发明的工作原理是：
23、相比如图1所示的现有技术方案，本发明例为了消除短定子直线电机产生向下法向力的不利影响，将第一短定子直线电机3的第一初级线圈31安装于第一感应板32下方，将第二短定子直线电机5的第二初级线圈51安装于第二感应板52下方，与此对应，本实施例改进了如图1所示的现有技术方案中的转向架结构，即提出本实施例中的转向架1，从而可以实现将初级线圈放置于感应板之下的安装方式，达到消除短定子直线电机产生向下法向力的不利影响的技术目的。第一短定子直线电机3和第二短定子直线电机5产生的法向力与列车重力方向相反，可以减小列车运行时轮轨之间的摩擦力，一方面不需要为了考虑法向力的存在而牺牲驱动力，有利于第一短定子直线电机3和第二短定子直线电机5的驱动力高效输出，另一方面可以降低列车运行时摩擦阻力带来的能量损耗，能够延长轮对使用寿命。还需要说明的是，设置的第一短定子直线电机3和第二短定子直线电机5，使得铁芯有效作用面积增加，可以提高列车牵引功率和列车所需推力。通过控制第一短定子直线电机3和第二短定子直线电机5中电流大小，还可以为列车转弯时补充向心力或离心力，从而辅助列车转向。为了更好地实施本发明，本发明还可以设置第三短定子直线电机6，一方面，可以在第一短定子直线电机3和/或第二短定子直线电机5故障时按图1所示的现有技术方案运行，从而提高列车运行的安全性和可靠性，另一方面可以灵活控制第一短定子直线电机3和第二短定子直线电机5出力大小，比如可以优先控制第一短定子直线电机3和第二短定子直线电机5出力来满足列车牵引需求，也可以同时控制第一短定子直线电机3、第二短定子直线电机5和第三短定子直线电机6分别出力来满足列车牵引需求，以应对列车运行时的多种牵引需求或突发状况。
24、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
25、一、本发明为了消除短定子直线电机产生向下法向力的不利影响，将第一短定子直线电机和第二短定子直线电机的初级线圈设置于感应板下方，使得第一短定子直线电机和第二短定子直线电机产生的法向力与列车重力方向相反，可以减小列车运行时轮轨之间的摩擦力，一方面不需要为了考虑法向力的存在而牺牲驱动力，有利于短定子直线电机驱动力的高效输出，另一方面可以降低摩擦阻力带来的能量损耗，能够延长轮对使用寿命。
26、二、本发明在列车转向架两侧分别设置第一短定子直线电机和第二短定子直线电机，使得铁芯有效作用面积增加，可以提高列车牵引功率和列车所需推力。
27、三、列车倾斜路面转弯行驶时，可以为列车补充向心力或离心力，增加了列车转向运行的稳定性。