高溫超導磁浮車電磁道岔及其控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn).pdf

1、高溫超導磁浮車能夠實現(xiàn)無源自穩(wěn)定懸浮，是未來地面軌道交通的最佳候選之一。在實際應用中，道岔對于列車轉向起著至關重要的作用，尤其是車站附近需要大量的道岔裝置，配合完成車輛換向，實現(xiàn)車輛調配。由于磁浮線路的磁軌段間磁力較大，所以傳統(tǒng)機械運動式的道岔方法實施難度較大。因此，高溫超導磁懸浮系統(tǒng)需要一種無需相對運動即可實現(xiàn)車輛換向的道岔裝置，而電磁道岔正是一種理想的選擇。此外，軌道交通的列車控制系統(tǒng)是其安全運營的保障，也是高溫超導磁懸浮系統(tǒng)面向應

2、用的重要組成部分。自2000年世紀號研制成功以來，國內外將眾多科研力量投入到高溫超導磁懸浮的研制中，但是當前的研究主要集中在永磁軌道與車載塊材間電磁特性方面的基礎研究，缺乏高溫超導磁懸浮車道岔及其控制系統(tǒng)的相關研究。圍繞以上主題，本文對高溫超導磁浮車系統(tǒng)中電磁道岔設備、基礎電磁道岔控制和磁浮車運行控制等方面進行了研究。
　　為提供微型磁浮車運行控制系統(tǒng)的設計平臺，本文搭建了“8”字形高溫超導磁懸浮系統(tǒng)道岔模型，包括軌道、微型磁浮車

3、、道岔用電磁鐵以及直線電機驅動設備，該模型也為后續(xù)研究電磁道岔連續(xù)工作時的穩(wěn)定性提供硬件基礎。首先分析了Halbach陣列的電磁道岔工作原理，并提出電磁道岔用電磁鐵的設計目標。通過ANSOFT軟件建立電磁道岔的仿真模型，綜合考慮磁導率、飽和磁感應強度等關鍵參數(shù)以及制造成本，通過反復優(yōu)化后確定電磁鐵結構。為了驗證仿真結果，本文搭建“Y”字形電磁道岔模型，對其通過能力進行實驗驗證。結果表明，本文所設計的電磁道岔可以實現(xiàn)高溫超導磁懸浮車的順利

4、轉向，證明了Halbach型陣列電磁道岔技術思路的可行性。隨后，根據(jù)應用需求，本文對控制系統(tǒng)進行了總體設計，并將其分為地面控制系統(tǒng)和車載微系統(tǒng)兩部分。系統(tǒng)硬件方面，選用STC89C52單片機作為地面部分的控制芯片，基于該單片機對運行線路編碼、位置傳感器信號輸入、道岔電磁鐵控制、直線電機控制、停車控制及穩(wěn)壓電路等進行設計;車載部分選用AT89C2051小型單片機實現(xiàn)輔助功能。系統(tǒng)軟件部分，通過匯編語言和C語言完成程序設計，與硬件部分共同實