专利名称：高速磁悬浮列车故障停车时的应急供电方法
技术领域：
本发明涉及一种磁悬浮列车供电方法，尤其是一种高速磁悬浮列车故障停车时对其车载设备进行应急供电的方法。
背景技术：
高速常导磁悬浮列车在正常运行时，如果靠近车站，则可由地面铺设的供电轨向车载蓄电池充电，维持车上各电气设备的用电。当列车在线路上行驶时，则主要由位于车载悬浮电磁铁极靴上的车载直线发电机绕组通过车载悬浮斩波器向车上的蓄电池充电。原理为轨道上的直线同步电动机初级三相绕组及次级绕组(车载悬浮电磁铁绕组)分别通电(其中轨道上的直线同步电动机初级三相绕组由外部通交流电，车载悬浮电磁铁绕组由车载蓄电池供电)，在气隙中建立行波磁场，由于列车运行时的电机定、转子的齿槽效应，使车载直线发电机所交链的磁通量随时间发生脉动令其产生感应电势，该感应电势通过车载悬浮斩波器向车载蓄电池充电。
当列车出现故障导致临时停车时，车载直线发电机绕组无法切割磁力线发电，也就不能继续通过车载悬浮斩波器向车上的蓄电池充电，导致电磁铁绕组停止通电，仅由轨道上的直线同步电动机三相绕组通电所建立的气隙磁场较弱，使车载直线发电机绕组的感应电势无法满足车载蓄电池的充电电压要求。同时由于故障的随机性，故障发生地点很可能远离车站，磁悬浮列车也无法获得地面供电轨的供电。目前，常用常导磁悬浮方式的磁悬浮列车(德国的Transrapid系列、上海高速磁悬浮商业运营线)对列车在故障状态下向车上电气设备应急供电的情况还没有明确、有效的解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对目前高速磁悬浮列车在故障停车状态下，车上用电设备无法获得电能的情况，在不改变磁悬浮列车驱动系统原有结构的前提下，提出一种利用轨道上的直线同步电动机定子绕组产生交变磁场，车载悬浮电磁铁线圈产生感应电势从而实现向车上应急供电的技术解决方案。
本发明的高速磁悬浮列车故障停车时的应急供电方法包括以下步骤使车载悬浮电磁铁线圈产生一感应电势高于车载蓄电池的充电电压；车载悬浮电磁铁线圈通过起整流作用的车载悬浮斩波器向车载蓄电池进行充电。
依据本发明的发明目的，提供一种高速磁悬浮列车故障停车时对其车载设备进行应急供电的技术方案，当高速常导磁悬浮列车发生故障时，首先通过车辆位置检测确定车载悬浮电磁铁线圈位置；选择与车载悬浮电磁铁线圈位置相对应的能在其轴线处产生脉振磁场的直线同步电动机绕组相；将直线同步电动机的其他两相绕组并联并与该相绕组串联；向直线同步电机绕组通以单相交流电；车载悬浮电磁铁线圈即可以通过起整流作用的车载悬浮斩波器向车载蓄电池进行充电，以维持车上电气设备的用电。
依据本发明的发明目的，提供另一种充电的技术方案，当磁悬浮列车发生故障时，对轨道上的直线同步电动机绕组通以三相交流电，并由车载悬浮电磁铁线圈通过车载悬浮斩波器向车载蓄电池反向充电。
本发明能够有效地解决高速磁悬浮列车在发生故障临时停车后，车上电气设备的用电来源问题，填补了该领域的空白。对于进行商业运营的磁悬浮列车系统，能够在故障状态下自行维持对车上电气设备的供电，将大大提高磁悬浮列车运营过程中对故障的应变能力，满足旅客对乘车舒适性的要求，为磁悬浮列车这样一个新型交通工具的大规模商业运营投入提供更可靠的保证。
本发明的上述目的和特征将会在结合附图对优选实施例的下述描述中变得更加清楚图1是车载悬浮斩波器向车载蓄电池充电的电路原理图。
具体实施例方式本发明利用车载悬浮电磁铁绕组匝数远大于车载直线发电机绕组匝数的特点，在不超出列车停车区段的供电频率、供电电压范围的条件下，将悬浮系统的车载悬浮斩波器当作车载蓄电池充电时的充电器，解决了向车载蓄电池进行应急充电的问题。
当高速磁悬浮列车在运行过程中出现故障时，首先通过车辆位置检测确定车载悬浮电磁铁线圈位置，根据其与轨道上的直线同步电动机绕组的位置关系确定将在电动机的哪一相绕组轴线处产生脉振磁场，以使脉振磁场的轴线正对车载悬浮电磁铁的磁极。将电动机的其他两相绕组并联后与这相绕组串联。向轨道上的直线同步电动机绕组通以一定频率的单相交流电，在气隙中建立脉振磁场，使车载悬浮电磁铁线圈所交链的磁通量随时间发生交变而产生感应电势，单相交流电源的频率使车载悬浮电磁铁线圈的感应电势高于车载蓄电池的充电电压时，车载悬浮电磁铁线圈即可以通过起整流作用的车载悬浮斩波器向车载蓄电池进行充电，以维持车上电气设备的用电。
下面结合附图解释一下车载悬浮电磁铁线圈通过起整流作用的车载悬浮斩波器向车载蓄电池进行充电的过程。参照图1，正常情况下，车载悬浮斩波器通过开关T1、T4导通时间变化改变车载悬浮电磁铁线圈的电流大小，实现稳定悬浮，此时车载蓄电池向车载悬浮电磁铁线圈供电。
磁悬浮列车故障停车后，T1、T4处于关断状态，车载悬浮电磁铁线圈子交变磁场中产生交变感应电势，当感应电势大于车载蓄电池电压后，将通过支路D1、D4和支路D3、D2组成的全桥整流电路向车载蓄电池进行充电，实现对车载设备的供电。
使车载悬浮电磁铁线圈的磁通量随时间发生变化，也可以用另一方案来实现，即对轨道上的直线同步电动机绕组通以三相交流电，使其在气隙中产生行波磁场，车载悬浮电磁铁线圈所交链的磁通将随时间发生交变，从而在车载悬浮电磁铁线圈中产生感应电势，此电动势通过车载悬浮斩波器向车载蓄电池充电，以维持车上电气设备的用电。
只要满足本技术方案的两个要素轨道上的直线同步电动机定子绕组产生气隙交变磁场，车上装有具备足够匝数的耦合线圈，本技术方案同样适用于超导磁悬浮列车的应急供电。
权利要求
1.一种高速磁悬浮列车故障停车时的应急供电方法，其特征在于它包括以下步骤a.使车载悬浮电磁铁线圈产生一感应电势高于车载蓄电池的充电电压；b.车载悬浮电磁铁线圈通过起整流作用的车载悬浮斩波器向车载蓄电池进行充电。
2.根据权利要求1所述的应急供电方法，其特征在于所述的步骤a包括以下步骤1)通过车辆位置检测确定车载悬浮电磁铁线圈位置；2)选择与车载悬浮电磁铁线圈位置相对应的能在其轴线处产生脉振磁场的直线同步电动机绕组相；3)将直线同步电动机的其他两相绕组并联并与该相绕组串联；4)向直线同步电机绕组通以单相交流电。
3.根据权利要求1所述的应急供电方法，其特征在于所述的步骤a是对直线同步电动机通以三相交流电。
全文摘要
本发明涉及一种高速磁悬浮列车故障停车时的应急供电方法，包括以下步骤首先使车载悬浮电磁铁线圈产生一感应电势高于车载蓄电池的充电电压；然后车载悬浮电磁铁线圈通过起整流作用的车载悬浮斩波器向车载蓄电池进行充电。本发明能够有效地解决高速磁悬浮列车在发生故障临时停车后，车上电气设备的用电来源问题，填补了该领域的空白。
文档编号B60L1/00GK1583452SQ20041002465
公开日2005年2月23日 申请日期2004年5月26日 优先权日2004年5月26日
发明者张昆仑, 罗芳, 王莉, 郭育华 申请人:上海磁浮交通工程技术研究中心, 西南交通大学