CN104198024B - 一种超载报警装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超载报警装置及方法，通过实验预先获得悬浮力与悬浮间隙及电磁铁线圈电流之间的关系，并根据该关系进行查表和插值运算获得悬浮力，进而判断是否超载，实现了准确获得各悬浮控制点的悬浮力，进而准确判断是否超载，避免了现有技术中由于空簧压力值的偏小，导致的判断结果不准确的问题，也避免了电流较大时，计算数据不准确的问题，保证了车辆悬浮***的稳定性。

Description

一种超载报警装置及方法

技术领域

本发明涉及报警领域，尤其涉及一种超载报警装置及方法。

背景技术

中低速磁浮列车采用直线感应电机驱动，悬浮导向控制，通过轨道与悬浮电磁铁间的电磁吸力将列车悬浮在轨道上方，与轨道无接触。由于现今技术的限制，悬浮力有限，为了实现列车运行的稳定性和可靠性，这就对车辆重量是否超出车辆的悬浮能力有严格的要求。

目前，通常采用的计算悬浮力的方法是采用解析公式、二维有限元及三维有限元来计算得到的，当电流较小时，采用这种方法得到的计算结果与试验数据相差较小，但是当电流较大时，计算值通常比试验数据大很多，这就导致无法准确获得车辆的悬浮力，进而无法准确获得车辆的实际重量。

另外，申请号为201310127410.8的文件公开了一种磁浮列车用空簧管路压力测试超载超速报警方案，该专利申请文件通过对车辆实际载荷对应空簧压力与设定载荷对应空簧压力的比较来判断列车是否超载，采用该方案，当列车偏载较大时，空簧的垂向止挡可能会碰撞空簧刚体结构，此时，所测得的空簧压力值比实际要小，从而造成判断结果的失误。

因此，目前，亟需一种能够准确获得车辆悬浮力，使超载判断准确的方案来解决现有技术中是否超载判断不准确的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种超载报警装置及方法，以解决现有技术中不能准确判断磁浮列车是否超载的问题，其具体方案如下：

一种超载报警装置，应用于中低速磁浮列车，包括：

存储预先获得的悬浮力-悬浮间隙-电磁铁线圈电流之间关系的关系表的存储单元；

采集各悬浮控制点的悬浮间隙及电磁铁线圈电流的采集单元；

与所述存储单元及采集单元分别相连的处理单元，所述处理单元对各悬浮控制点的悬浮间隙进行等效处理，并依据关系表对各悬浮控制点的等效悬浮间隙及电磁铁线圈电流进行查表和插值运算，获得各悬浮控制点的悬浮力，并对所有悬浮控制点的悬浮力进行累加，获得总悬浮力；

与所述处理单元相连的比对单元，所述比对单元判断所述总悬浮力大于预定的车辆载重的时间超过预定时间，发出第一报警指令；

与所述比对单元相连的报警单元，所述报警单元接收所述比对单元发送的第一报警指令，并发出第一报警信号进行超载报警。

进一步的，还包括：与所述存储单元、采集单元、处理单元、比对单元及报警单元分别相连的检测单元，

所述检测单元分别检测所述存储单元、采集单元、处理单元、比对单元及报警单元的工作状态，检测到其中的一个或多个单元出现异常时，发出第二报警指令，控制所述报警单元发出第二报警信号进行故障报警。

进一步的，还包括：与所述报警单元相连的车门控制单元，

所述车门控制单元接收到所述报警单元发出的第一报警信号，维持车门打开状态。

进一步的，所述处理单元包括：

与所述采集单元相连的处理器，所述处理器对各悬浮控制点的悬浮间隙进行等效处理，将纵向长度距离所述悬浮控制点1/4处的悬浮间隙作为各悬浮控制点的等效悬浮间隙；

与所述处理器及存储单元分别相连的子获取单元，所述子获取单元依据关系表对所述各悬浮控制点的等效悬浮间隙与电磁铁线圈电流进行查表和插值运算，获取各悬浮控制点的悬浮力；

与所述子获取单元及比对单元分别相连的累加单元，所述累加单元将各悬浮控制点对应的等效悬浮力进行累加，得到总悬浮力，并发送至比对单元。

进一步的，所述处理器具体为：

与所述采集单元相连的等效处理单元，所述等效处理单元用于对各悬浮控制点的悬浮间隙进行等效处理；

等效间隙获取单元，所述等效间隙获取单元将3倍的悬浮间隙与1倍的相邻悬浮控制点的悬浮间隙的和与4做商，获取该悬浮控制点的等效悬浮间隙。

进一步的，所述报警单元包括：

与所述比对单元相连的乘客信息PIS***，所述PIS***接收到第一报警指令，发出报警信息。

进一步的，所述报警单元还包括：

与所述比对单元相连的灯光报警器，所述灯光报警器接收到第一报警指令，发出灯光报警信号。

进一步的，所述报警单元还包括：

与所述比对单元相连的司机显示屏报警器，所述司机显示屏报警器接收到第一报警指令，在司机显示屏上发出报警信息。

一种超载报警方法，应用于中低速磁浮列车，包括：

采集各悬浮控制点的悬浮间隙及电磁铁线圈电流；

对各悬浮控制点的悬浮间隙进行等效处理，并依据预先获得的悬浮力-悬浮间隙-电磁铁线圈电流之间关系的关系表对各悬浮控制点的等效悬浮间隙及电磁铁线圈电流进行查表和插值运算，获得各悬浮控制点的悬浮力；

对各悬浮控制点的悬浮力进行累加，得到总悬浮力；

当所述总悬浮力大于预定的车辆载重的时间超过预定时间时，发出第一报警指令；

依据第一报警指令发出第一报警信号进行超载报警。

进一步的，还包括：

发出第一报警信号后，维持车门打开状态。

从上述技术方案可以看出，本发明公开的超载报警装置及方法，通过存储单元存储预先获得的悬浮力-悬浮间隙-电磁铁线圈电流之间关系的关系表，由采集单元采集各悬浮控制点的悬浮间隙及电磁铁线圈电流，处理单元对各悬浮控制点的悬浮间隙进行等效处理，并依据关系表对各悬浮控制点的等效悬浮间隙及电磁铁线圈电流进行查表和插值运算，获得各悬浮控制点的悬浮力，进而获得总悬浮力，当比对单元判断总悬浮力大于预定的车辆载重的时间查过预定时间后，发出报警指令，控制报警单元进行报警。本方案通过实验预先获得悬浮力与悬浮间隙及电磁铁线圈电流之间的关系，并根据该关系通过查表和插值运算获得悬浮力，进而判断是否超载，实现了准确获得各悬浮控制点的悬浮力，进而准确判断是否超载，避免了现有技术中由于空簧压力值的偏小，导致的判断结果不准确的问题，也避免了电流较大时，计算数据不准确的问题，保证了车辆悬浮***的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种超载报警装置的结构示意图；

图2为本发明实施例公开的一种悬浮力-悬浮间隙-电磁铁线圈电流之间关系的关系图；

图3为本发明实施例公开的一种各车厢悬浮控制点的设置结构图；

图4为本发明实施例公开的一种超载报警装置的结构示意图；

图5为本发明实施例公开的一种处理单元的结构示意图；

图6为本发明实施例公开的一种等效悬浮间隙获得的结构图；

图7为本发明实施例公开的一种报警单元的结构示意图；

图8为本发明实施例公开的一种超载报警方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例公开了一种超载报警装置，应用于中低速磁浮列车，其结构示意图如图1所示，包括：

存储单元11，与存储单元11相连的采集单元12，与存储单元11及采集单元12相连的处理单元13，与处理单元13相连的比对单元14，与比对单元14相连的报警单元15。

存储单元11用于存储预先获得的悬浮力-悬浮间隙-电磁铁线圈电流之间关系的关系表，如图2所示，图2为一种悬浮力-悬浮间隙-电磁铁线圈电流之间关系的关系表。

采集单元12用于采集各悬浮控制点的悬浮间隙及电磁铁线圈电流。如图3所示。每节车厢设置一个超载报警装置，每节车厢设置20个悬浮控制点，每个悬浮控制点对应一个悬浮控制器，悬浮控制器用于各悬浮控制点的悬浮间隙及电磁铁线圈电流的采集与传输。

处理单元13用于对采集单元12采集到的各悬浮控制点的悬浮间隙进行等效处理，并依据存储单元11内存储的关系表对各悬浮控制点的等效悬浮间隙和电磁铁电流进行查表和插值运算，获得各悬浮控制点的悬浮力，并对该车厢内所有悬浮控制点的悬浮力进行累加，获得总悬浮力。

比对单元14用于判断总悬浮力是否大于预定的车辆载重，以及大于预定的车辆载重的时间是否超过预定时间，当超过时，比对单元14发出第一报警指令。

优选的，预定时间为2s。

报警单元15接收第一报警指令，发出第一报警信号，进行超载报警。

本实施例公开的超载报警装置，通过存储单元存储预先获得的悬浮力-悬浮间隙-电磁铁线圈电流之间关系的关系表，由采集单元采集各悬浮控制点的悬浮间隙及电磁铁线圈电流，处理单元对各悬浮控制点的悬浮间隙进行等效处理，并依据关系表对各悬浮控制点的等效悬浮间隙及电磁铁线圈电流进行查表和插值运算，获得各悬浮控制点的悬浮力，进而获得总悬浮力，当比对单元判断总悬浮力大于预定的车辆载重的时间查过预定时间后，发出报警指令，控制报警单元进行报警。本方案通过实验预先获得悬浮力与悬浮间隙及电磁铁线圈电流之间的关系，并根据该关系通过查表和插值运算获得悬浮力，进而判断是否超载，实现了准确获得各悬浮控制点的悬浮力，进而准确判断是否超载，避免了现有技术中由于空簧压力值的偏小，导致的判断结果不准确的问题，也避免了电流较大时，计算数据不准确的问题，保证了车辆悬浮***的稳定性。

本实施例公开了一种超载报警装置，其结构示意图如图4所示，包括：

存储单元41，与存储单元41相连的采集单元42，与存储单元41及采集单元42相连的处理单元43，与处理单元43相连的比对单元44，与比对单元44相连的报警单元45，与存储单元41、采集单元42、处理单元43、比对单元44及报警单元45分别相连的检测单元46。

除与上一实施例相同的结构外，本实施例还增加了检测单元46。

检测单元46与存储单元41、采集单元42、处理单元43、比对单元44及报警单元45分别相连，用于检测上述各个单元的工作状态，当其中的某一个或几个出现异常时，发出第二报警指令。

报警单元45接收第二报警指令，并发出第二报警信号，进行故障报警，以提示司乘人员进行故障排查，解决故障。

本实施例公开的超载报警装置，增加了检测单元，以便在各个单元出现故障的时候，及时提醒司乘人员出现异常，以便及时解决故障。

优选的，本实施例公开的超载报警装置，还可以包括：与报警单元45相连的车门控制单元47。

车门控制单元47接收报警单元45发出的第一报警信号或第二报警信号，维持车门打开状态，以便在超载时，乘客及时调整，解决超载问题，或出现故障时，及时解决安全隐患。

当车门关闭、车辆运行时，采集单元42不进行数据的采集，即超载报警装置不工作；当车辆停止、车门打开时，采集单元42进行数据的采集，即超载报警装置工作。

当有一个悬浮控制点未采集到悬浮间隙或电磁铁线圈电流时，超载报警装置不工作，并可根据实际情况，由工作人员手动切除超载报警装置。

本实施例公开了一种处理单元，应用于上述超载报警装置，其结构示意图如图5所示，包括：

与采集单元相连的处理器51，与处理器51及存储单元分别相连的子获取单元52，与子获取单元52及比对单元分别相连的累加单元53。

其中，处理器51对各悬浮控制点的悬浮间隙进行等效处理，将纵向长度距离该悬浮控制点1/4处的悬浮间隙作为各悬浮控制点的等效悬浮间隙。

子获取单元52依据存储单元预先获取的悬浮力-悬浮间隙-电磁铁线圈电流之间关系的关系表对各悬浮控制点的等效悬浮间隙与电磁铁线圈电流进行查表和插值运算，获取各悬浮控制点的悬浮力。

累加单元53将各悬浮控制点对应的等效悬浮力进行累加，得到总悬浮力，并将总悬浮力发送至比对单元。

本实施例公开的处理单元，通过对直接获得的各悬浮控制点的悬浮间隙进行等效处理，以避免由于载荷不均匀导致的电磁铁纵向悬浮不均匀的问题，避免了因悬浮间隙不均匀造成的悬浮力计算值的偏差的问题，使计算结果更加精确，保证了车辆悬浮***的稳定性。

其中，处理器51还可以具体包括：等效处理单元，等效间隙获取单元。

等效处理单元与采集单元相连，用于用于对各悬浮控制点的悬浮间隙进行等效处理。

等效间隙获取单元用于将3倍的悬浮间隙与1倍的相邻悬浮控制点的悬浮间隙的和与4做商，获取该悬浮控制点的标准悬浮间隙。

具体如图6所示，采集单元42采集到的悬浮间隙是电磁铁端部的悬浮间隙，因此，查表时所用等效悬浮间隙为距离电磁铁端部L/4处的悬浮间隙，L为电磁铁的纵向长度，采集单元所采集到的每相邻2个悬浮控制点的悬浮间隙分别为同一个电磁铁两端的悬浮间隙，以1#点、2#点为例，1#点和2#点为同一个电磁铁上相邻的两个悬浮控制点同一组线圈的相邻的两个采集点。

若采集到的1#点的悬浮间隙为δ₁，2#点的悬浮间隙为δ₂，根据几何关系可得，1#点的等效悬浮间隙δ₁'为：2#点的等效悬浮间隙δ₂'为： ${\mathrm{\δ}}_2^{\′}=\frac{1}{4}({\mathrm{\δ}}_1+3{\mathrm{\δ}}_2).$

根据上述方法依次获取其他悬浮控制点的等效悬浮间隙，并由此获取各悬浮控制点对应的悬浮力，并进行累加，可获得总的悬浮力。

本实施例公开了一种报警单元，应用于超载报警装置，其结构示意图如图7所示，包括：

乘客信息***(Passenger Information System，PIS)71，灯光报警器72，司机显示屏报警器73。

PIS***71与比对单元相连，用于接收第一报警指令，并发出报警信息，以提示乘客出现了超载的情况，需要尽快调整。

灯光报警器72与比对单元相连，用于接收第一报警指令，并发出灯光报警信号，以进一步提示乘客出现了超载的情况。

司机显示屏报警器73与比对单元相连，用于接收到第一报警指令后，在司机显示屏上显示报警信息，以提示司机出现了超载的情况，需要等到超载情况消失以后，再启动列车。

本实施例公开的报警单元，通过多种方式实现对乘客及司机的报警提示，以避免出现事故。

本实施例公开了一种超载报警方法，应用于中低速磁浮列车，其流程图如图8所示，包括：

步骤S81、采集各悬浮控制点的悬浮间隙及电磁铁线圈电流；

步骤S82、对各悬浮控制点的悬浮间隙进行等效处理；

步骤S83、依据预先获得的悬浮力-悬浮间隙-电磁铁线圈电流之间关系的关系表对各悬浮控制点的等效悬浮间隙及电磁铁线圈电流进行查表和插值运算，获得各悬浮控制点的悬浮力；

步骤S84、对各悬浮控制点的悬浮力进行累加，得到总悬浮力；

步骤S85、当总悬浮力大于预定的车辆载重的时间超过预定时间时，发出第一报警指令；

步骤S86、依据第一报警指令发出第一报警信号，进行超载报警。

本实施例公开的超载报警方法，通过采集各悬浮控制点的悬浮间隙及电磁铁线圈电流，对各悬浮控制点的悬浮间隙进行等效处理，并依据关系表对各悬浮控制点的等效悬浮间隙及电磁铁线圈电流进行查表和插值运算，获得各悬浮控制点的悬浮力，进而获得总悬浮力，当判断总悬浮力大于预定的车辆载重的时间查过预定时间后，发出报警指令，进行报警。本方案通过实验预先获得悬浮力与悬浮间隙及电磁铁线圈电流之间的关系，并根据该关系通过查表和插值运算获得悬浮力，进而判断是否超载，实现了准确获得各悬浮控制点的悬浮力，进而准确判断是否超载，避免了现有技术中由于空簧压力值的偏小，导致的判断结果不准确的问题，也避免了电流较大时，计算数据不准确的问题，保证了车辆悬浮***的稳定性。

进一步的，本实施例公开的超载报警方法，在步骤S86之后，还可以包括：

步骤S87、维持车门打开状态。

在发出第一报警信号后，维持车门打开状态，直至列车不再超载，即第一报警信号解除。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种超载报警装置，应用于中低速磁浮列车，其特征在于，包括：

存储预先获得的悬浮力-悬浮间隙-电磁铁线圈电流之间关系的关系表的存储单元；

采集各悬浮控制点的悬浮间隙及电磁铁线圈电流的采集单元；

与所述存储单元及采集单元分别相连的处理单元，所述处理单元对各悬浮控制点的悬浮间隙进行等效处理，并依据关系表对各悬浮控制点的等效悬浮间隙及电磁铁线圈电流进行查表和插值运算，获得各悬浮控制点的悬浮力，并对所有悬浮控制点的悬浮力进行累加，获得总悬浮力；

与所述处理单元相连的比对单元，所述比对单元判断所述总悬浮力大于预定的车辆载重的时间超过预定时间，发出第一报警指令；

与所述比对单元相连的报警单元，所述报警单元接收所述比对单元发送的第一报警指令，并发出第一报警信号进行超载报警；

其中，所述处理单元包括：

与所述采集单元相连的处理器，所述处理器对各悬浮控制点的悬浮间隙进行等效处理，将纵向长度距离所述悬浮控制点1/4处的悬浮间隙作为各悬浮控制点的等效悬浮间隙；

与所述处理器及存储单元分别相连的子获取单元，所述子获取单元依据关系表对所述各悬浮控制点的等效悬浮间隙与电磁铁线圈电流进行查表和插值运算，获取各悬浮控制点的悬浮力；

与所述子获取单元及比对单元分别相连的累加单元，所述累加单元将各悬浮控制点对应的等效悬浮力进行累加，得到总悬浮力，并发送至比对单元。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：与所述存储单元、采集单元、处理单元、比对单元及报警单元分别相连的检测单元，

所述检测单元分别检测所述存储单元、采集单元、处理单元、比对单元及报警单元的工作状态，检测到其中的一个或多个单元出现异常时，发出第二报警指令，控制所述报警单元发出第二报警信号进行故障报警。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：与所述报警单元相连的车门控制单元，

所述车门控制单元接收到所述报警单元发出的第一报警信号，维持车门打开状态。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器具体为：

与所述采集单元相连的等效处理单元，所述等效处理单元用于对各悬浮控制点的悬浮间隙进行等效处理；

等效间隙获取单元，所述等效间隙获取单元将3倍的悬浮间隙与1倍的相邻悬浮控制点的悬浮间隙的和与4做商，获取该悬浮控制点的等效悬浮间隙。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述报警单元包括：

与所述比对单元相连的乘客信息PIS***，所述PIS***接收到第一报警指令，发出报警信息。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述报警单元还包括：

与所述比对单元相连的灯光报警器，所述灯光报警器接收到第一报警指令，发出灯光报警信号。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述报警单元还包括：

与所述比对单元相连的司机显示屏报警器，所述司机显示屏报警器接收到第一报警指令，在司机显示屏上发出报警信息。

8.一种超载报警方法，应用于中低速磁浮列车，其特征在于，包括：

采集各悬浮控制点的悬浮间隙及电磁铁线圈电流；

对各悬浮控制点的悬浮间隙进行等效处理，并依据预先获得的悬浮力-悬浮间隙-电磁铁线圈电流之间关系的关系表对各悬浮控制点的等效悬浮间隙及电磁铁线圈电流进行查表和插值运算，获得各悬浮控制点的悬浮力，具体的：对各悬浮控制点的悬浮间隙进行等效处理，将纵向长度距离所述悬浮控制点1/4处的悬浮间隙作为各悬浮控制点的等效悬浮间隙；依据关系表对所述各悬浮控制点的等效悬浮间隙与电磁铁线圈电流进行查表和插值运算，获取各悬浮控制点的悬浮力；

对各悬浮控制点的悬浮力进行累加，得到总悬浮力；

当所述总悬浮力大于预定的车辆载重的时间超过预定时间时，发出第一报警指令；

依据第一报警指令发出第一报警信号进行超载报警。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：

发出第一报警信号后，维持车门打开状态。