磁浮列車模型定位系統(tǒng)的設計

摘要：基于磁浮列車的特點，介紹了一種新型磁浮列車定位系統(tǒng)的實現(xiàn)，在磁控開關(guān)組編碼技術(shù)的基礎上，采用FPGA和DSP相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，完成對該定位系統(tǒng)的設計。實驗結(jié)果表明該設計能夠?qū)崿F(xiàn)磁浮列車的定位功能，具有工作簡單可靠、制造成本維護成本低廉等優(yōu)點。
關(guān)鍵詞：磁浮列車；磁控開關(guān)；定位；FPGA

磁浮列車是由無接觸的電磁懸浮、導向和驅(qū)動系統(tǒng)組成的新型交通工具。該模型車利用同定在車輛懸浮架上的懸浮電磁鐵與軌道之間的吸引力實現(xiàn)懸??；利用固定在懸浮架上的導向磁鐵與線路側(cè)向的導向軌之間的吸引力進行導向；利用短定子直線感應電機，通過安裝在車上的初級繞組產(chǎn)生行波磁場在軌道反應板中感應出電流，二者相互作用推動機車前進。
磁浮列車運行時，運行控制系統(tǒng)必須隨時掌握列車的確切位置和速度，為此必須有一套定位系統(tǒng)實現(xiàn)對列車的實時定位。由于磁浮列車運行時與軌道沒有物理接觸，定位方法多采用無線方式來完成。目前，實現(xiàn)列車定位的方法有很多種，如光電感應定位測速、微波定位測速、交叉感應回線定位測速、GPS定位測速、無線擴頻通信定位法等。這些定位測速方法有些結(jié)構(gòu)復雜，定位精度差，有的需要大量的軌旁設備，前期成本和后期維修費用高。針對磁浮列車的特點，本文提出了一種新的定位方法，該方法制造成本低，維護方便，適用于短途運營的磁浮列車。

1 定位系統(tǒng)工作原理
本文采用磁控開關(guān)編碼定位技術(shù)，利用磁控開關(guān)在磁場內(nèi)導通的原理，當磁浮列車經(jīng)過磁控開關(guān)時，由于懸浮電磁鐵與軌道間存在磁場，在該磁場的作用下，磁控開關(guān)導通；當磁浮列車駛過后，磁場消失，磁控開關(guān)斷開。把所有磁控開關(guān)導通和斷開的狀態(tài)編碼成二進制數(shù)字序列，每一個序列對應一個磁浮列車的位置。
將一定數(shù)量的磁控開關(guān)等間距排放在磁浮列車的線路上，這一距離不能大于磁浮列車電磁鐵的長度，否則就無法保證列車運行過程中始終有磁控開關(guān)被觸發(fā)，為了保證磁控開關(guān)能夠被電磁鐵和軌道間的磁場觸發(fā)而不能被電機產(chǎn)生的磁場觸發(fā)，磁控開關(guān)安裝軌道外側(cè)。為了避免磁控開關(guān)出現(xiàn)故障，每兩個磁控開關(guān)采用并聯(lián)方式組合成一個單元，固定安裝在保護塊里。將所有的磁控開關(guān)的狀態(tài)(導通-1；斷開-0)整合成一個二進制數(shù)字序列，在列車行駛的過程中，這個數(shù)字序列將一直變化且不會重復，每一個數(shù)字序列對應一個列車的位置見圖1。對這些數(shù)字序列進行采集和邏輯分析就可以得到列車的位置量。