本發(fā)明涉及磁浮交通定位測(cè)速，具體涉及一種基于模塊化齒槽板的磁浮交通定位測(cè)速方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在磁浮交通領(lǐng)域，定位測(cè)速技術(shù)是實(shí)現(xiàn)磁浮直線電機(jī)精準(zhǔn)控制的核心關(guān)鍵技術(shù)，直接關(guān)系到列車(chē)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。目前，磁浮列車(chē)常用的定位測(cè)速方法包括軌枕計(jì)數(shù)法、交叉感應(yīng)環(huán)線法等，這些方法雖然能夠?qū)崿F(xiàn)列車(chē)速度和相對(duì)位置的測(cè)量，但存在明顯的局限性。其中，軌枕計(jì)數(shù)法依賴(lài)軌枕鋪設(shè)間距，由于軌枕間距在600mm—1200mm之間波動(dòng)，在列車(chē)低速運(yùn)行時(shí)，會(huì)出現(xiàn)速度更新緩慢、測(cè)量精度低下的問(wèn)題，難以滿足高精度定位測(cè)速需求。

2、為避免相對(duì)位置測(cè)量誤差的累計(jì)，現(xiàn)有技術(shù)還需額外安裝應(yīng)答器、信標(biāo)等絕對(duì)位置測(cè)量裝置，對(duì)列車(chē)位置進(jìn)行校準(zhǔn)。然而，這種速度（相對(duì)位置）與絕對(duì)位置測(cè)量相互獨(dú)立的兩套裝置，不僅大幅增加了定位測(cè)速系統(tǒng)的成本和復(fù)雜度，而且受絕對(duì)位置測(cè)量設(shè)備在線路安裝間距的限制，導(dǎo)致絕對(duì)位置測(cè)量分辨率較低，影響定位測(cè)速的整體效果。

3、此外，磁浮交通系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，涵蓋牽引系統(tǒng)、懸浮系統(tǒng)等多個(gè)關(guān)鍵部分，列車(chē)的加減速性能、懸浮穩(wěn)定性等因素直接影響乘客的乘坐舒適度，而線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息能夠?yàn)榱熊?chē)控制提供重要依據(jù)。但現(xiàn)有的測(cè)速方法普遍不具備存儲(chǔ)線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息的功能，無(wú)法充分滿足磁浮列車(chē)精細(xì)化控制的需求。

4、在定位測(cè)速設(shè)備方面，定位模塊化齒槽板包含多個(gè)金屬結(jié)構(gòu)，安裝過(guò)程復(fù)雜繁瑣。為避免金屬形變對(duì)測(cè)量造成干擾，金屬材料的厚度需滿足強(qiáng)度要求，然而受集膚效應(yīng)影響，電磁場(chǎng)作用范圍僅局限于金屬導(dǎo)體表層，使得金屬材料的利用率較低，增加了設(shè)備成本與資源浪費(fèi)。因此，亟需研發(fā)一種能夠克服上述缺陷的新型磁浮列車(chē)定位測(cè)速技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題，提供一種基于模塊化齒槽板的磁浮交通定位測(cè)速方法及系統(tǒng)，本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有磁浮列車(chē)定位測(cè)速技術(shù)存在的單一技術(shù)及裝置無(wú)法同時(shí)實(shí)現(xiàn)列車(chē)運(yùn)行速度和絕對(duì)位置測(cè)量，需兩套獨(dú)立裝置導(dǎo)致成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，以及測(cè)量精度受限等問(wèn)題，通過(guò)采用基于模塊化齒槽板的定位測(cè)速方法，實(shí)現(xiàn)了列車(chē)速度和絕對(duì)位置的精準(zhǔn)測(cè)量、線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息的獲取與匹配，從而有效提高了列車(chē)運(yùn)行的平穩(wěn)性和舒適性，并降低了系統(tǒng)的成本和復(fù)雜度。

2、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

3、一種基于模塊化齒槽板的磁浮交通定位測(cè)速方法，包括下述步驟：

4、通過(guò)渦流傳感器檢測(cè)模塊化齒槽板的信號(hào)，所述模塊化齒槽板由絕緣材料密封的金屬片按規(guī)則排列構(gòu)成，金屬片寬度固定為 l，金屬片所在位置為齒，相鄰齒之間的槽寬度為 l的指定倍數(shù)；根據(jù)至少兩個(gè)固定間隔的渦流傳感器線圈輸出的信號(hào)波形時(shí)間差，計(jì)算列車(chē)運(yùn)行速度；通過(guò)不同齒槽寬度比進(jìn)行絕對(duì)位置編碼得到列車(chē)絕對(duì)位置id；根據(jù)列車(chē)絕對(duì)位置id匹配線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息，所述線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息包括道岔、坡道或彎道信息；將速度、絕對(duì)位置及線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息輸出至列車(chē)控制系統(tǒng)，以調(diào)整列車(chē)動(dòng)態(tài)運(yùn)行控制策略。

5、可選地，所述模塊化齒槽板的金屬片采用大小、材質(zhì)統(tǒng)一的矩形片狀結(jié)構(gòu)。

6、可選地，所述根據(jù)至少兩個(gè)固定間隔的渦流傳感器線圈輸出的信號(hào)波形時(shí)間差，計(jì)算列車(chē)運(yùn)行速度的方法為：選取渦流傳感器信號(hào)的相鄰上升沿時(shí)間差t，根據(jù)下述公式計(jì)算速度：

7、，

8、其中，為兩相鄰渦流傳感器的固定間距， l為模塊化齒槽板中金屬片寬度，t為兩相鄰渦流傳感器線圈輸出信號(hào)的相鄰上升沿時(shí)間差。

9、可選地，采用四個(gè)固定間隔的渦流傳感器線圈輸出的信號(hào)波形時(shí)間差，計(jì)算列車(chē)運(yùn)行速度，是將渦流傳感器中第一線圈、第二線圈設(shè)置為第一線圈組，第三線圈、第四線圈設(shè)置為第二線圈組，根據(jù)第一線圈、第三線圈輸出的信號(hào)波形中相鄰上升沿時(shí)間差，計(jì)算得到第一列車(chē)速度；根據(jù)第二線圈、第三線圈輸出的信號(hào)波形中相鄰上升沿時(shí)間差，計(jì)算得到第二列車(chē)速度；根據(jù)第二線圈、第四線圈輸出的信號(hào)波形中相鄰上升沿時(shí)間差，計(jì)算得到第三列車(chē)速度。

10、可選地，當(dāng)線圈出現(xiàn)故障時(shí)，故障線圈所在的線圈組信號(hào)無(wú)效，根據(jù)無(wú)故障線圈組的信號(hào)波形采用下式計(jì)算列車(chē)運(yùn)行速度：

11、，

12、其中，為單組線圈組信號(hào)下的列車(chē)速度，為兩相鄰渦流傳感器的固定間距，為模塊化齒槽板中金屬片寬度，為同一組內(nèi)兩線圈輸出信號(hào)的相鄰上升沿時(shí)間差。

13、可選地，所述通過(guò)不同齒槽寬度比進(jìn)行絕對(duì)位置編碼得到列車(chē)絕對(duì)位置id的方法為：當(dāng)齒槽寬度相等時(shí)，將渦流傳感器檢測(cè)到的信號(hào)波形關(guān)系定義為0，當(dāng)齒槽寬度比不等時(shí)，將檢測(cè)到的信號(hào)波形關(guān)系定義1；在檢測(cè)過(guò)程中，當(dāng)檢測(cè)到第一個(gè)齒槽寬度比不相等的波形時(shí)記為起始位1，根據(jù)實(shí)際線路長(zhǎng)度和絕對(duì)位置需求規(guī)定列車(chē)絕對(duì)位置id的數(shù)字位數(shù)，在所述列車(chē)絕對(duì)位置id的數(shù)字位數(shù)范圍內(nèi)最后檢出的1為停止位，從而得到列車(chē)絕對(duì)位置id。

14、可選地，在對(duì)所述絕對(duì)位置解碼過(guò)程中通過(guò)校驗(yàn)相鄰列車(chē)絕對(duì)位置id的連續(xù)性剔除錯(cuò)誤列車(chē)絕對(duì)位置id，相鄰列車(chē)絕對(duì)位置id齒槽板之間間隔至少n-1個(gè)常規(guī)齒槽，n為id的最大位數(shù)。

15、可選地，當(dāng)線圈出現(xiàn)故障時(shí)，故障線圈所在的線圈組信號(hào)無(wú)效，根據(jù)無(wú)故障線圈組的信號(hào)波形讀取列車(chē)絕對(duì)位置id。

16、本發(fā)明還提供一種基于模塊化齒槽板的磁浮交通定位測(cè)速系統(tǒng)，包括：

17、模塊化齒槽板，由絕緣材料密封的金屬片按規(guī)則排列構(gòu)成，金屬片寬度固定為，金屬片所在位置為齒，相鄰齒之間的槽寬度為的指定倍數(shù)；

18、渦流傳感器，用于檢測(cè)模塊化齒槽板信號(hào)；

19、信號(hào)處理模塊，用于接收和處理渦流傳感器信號(hào)，通過(guò)分析模塊化齒槽板的齒槽寬度比解碼得到列車(chē)絕對(duì)位置id，同時(shí)根據(jù)傳感器信號(hào)計(jì)算列車(chē)運(yùn)行速度，并獲取與所述絕對(duì)位置id對(duì)應(yīng)的線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息；

20、數(shù)據(jù)輸出模塊，用于將列車(chē)運(yùn)行速度、列車(chē)絕對(duì)位置id及與所述列車(chē)絕對(duì)位置id匹配的線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息輸出至列車(chē)控制系統(tǒng)。

21、本發(fā)明還提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序或指令，該計(jì)算機(jī)程序或指令被編程或配置以通過(guò)處理器執(zhí)行所述基于模塊化齒槽板的磁浮交通定位測(cè)速方法。

22、和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明主要可起到下述有益效果：

23、1、本發(fā)明將速度測(cè)量與絕對(duì)位置測(cè)量功能融合于一體，利用渦流傳感器檢測(cè)模塊化齒槽板生成檢測(cè)信號(hào)波形，通過(guò)信號(hào)波形時(shí)間差計(jì)算得到列車(chē)運(yùn)行速度，同時(shí)依據(jù)不同齒槽寬度比進(jìn)行絕對(duì)位置編碼獲取列車(chē)絕對(duì)位置id，從而避免了傳統(tǒng)技術(shù)中需要分別安裝兩套獨(dú)立的測(cè)速和絕對(duì)位置測(cè)量裝置所導(dǎo)致的成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問(wèn)題，有效降低了定位測(cè)速系統(tǒng)的成本和復(fù)雜度。

24、2、本發(fā)明通過(guò)根據(jù)列車(chē)絕對(duì)位置?id?匹配線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息，如道岔、坡道或彎道信息等，并將速度、絕對(duì)位置及線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息輸出至列車(chē)控制系統(tǒng)，可使列車(chē)的列車(chē)動(dòng)態(tài)運(yùn)行控制策略得以實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)整，進(jìn)而提升列車(chē)的運(yùn)行平穩(wěn)性和乘坐舒適性，這對(duì)于磁浮列車(chē)的精準(zhǔn)控制和運(yùn)營(yíng)效率提升具有重要意義。此外，模塊化齒槽板的設(shè)計(jì)有利于生產(chǎn)和安裝，其采用絕緣材料密封金屬片，不僅提高了系統(tǒng)的可靠性，還便于根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)尺寸進(jìn)行定制化生產(chǎn)，降低了維護(hù)成本，有利于在工程實(shí)踐中廣泛推廣應(yīng)用，為磁浮列車(chē)定位測(cè)速技術(shù)領(lǐng)域提供了一種更為先進(jìn)、高效、經(jīng)濟(jì)且可靠的解決方案。