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高温超导磁浮车电磁道岔及其控制系统设计与实现
| 论文题名： | 高温超导磁浮车电磁道岔及其控制系统设计与实现 |
| 关键词： | 高温超导磁悬浮铁路;电磁道岔;控制系统;设计策略 |
| 摘要： | 高温超导磁浮车能够实现无源自稳定悬浮，是未来地面轨道交通的最佳候选之一。在实际应用中，道岔对于列车转向起着至关重要的作用，尤其是车站附近需要大量的道岔装置，配合完成车辆换向，实现车辆调配。由于磁浮线路的磁轨段间磁力较大，所以传统机械运动式的道岔方法实施难度较大。因此，高温超导磁悬浮系统需要一种无需相对运动即可实现车辆换向的道岔装置，而电磁道岔正是一种理想的选择。此外，轨道交通的列车控制系统是其安全运营的保障，也是高温超导磁悬浮系统面向应用的重要组成部分。自2000年世纪号研制成功以来，国内外将众多科研力量投入到高温超导磁悬浮的研制中，但是当前的研究主要集中在永磁轨道与车载块材间电磁特性方面的基础研究，缺乏高温超导磁悬浮车道岔及其控制系统的相关研究。围绕以上主题，本文对高温超导磁浮车系统中电磁道岔设备、基础电磁道岔控制和磁浮车运行控制等方面进行了研究。 为提供微型磁浮车运行控制系统的设计平台，本文搭建了“8”字形高温超导磁悬浮系统道岔模型，包括轨道、微型磁浮车、道岔用电磁铁以及直线电机驱动设备，该模型也为后续研究电磁道岔连续工作时的稳定性提供硬件基础。首先分析了Halbach阵列的电磁道岔工作原理，并提出电磁道岔用电磁铁的设计目标。通过ANSOFT软件建立电磁道岔的仿真模型，综合考虑磁导率、饱和磁感应强度等关键参数以及制造成本，通过反复优化后确定电磁铁结构。为了验证仿真结果，本文搭建“Y”字形电磁道岔模型，对其通过能力进行实验验证。结果表明，本文所设计的电磁道岔可以实现高温超导磁悬浮车的顺利转向，证明了Halbach型阵列电磁道岔技术思路的可行性。随后，根据应用需求，本文对控制系统进行了总体设计，并将其分为地面控制系统和车载微系统两部分。系统硬件方面，选用STC89C52单片机作为地面部分的控制芯片，基于该单片机对运行线路编码、位置传感器信号输入、道岔电磁铁控制、直线电机控制、停车控制及稳压电路等进行设计;车载部分选用AT89C2051小型单片机实现辅助功能。系统软件部分，通过汇编语言和C语言完成程序设计，与硬件部分共同实现对磁浮车的运行控制功能。 最后，对系统进行软硬件联合调试，调试后可以实现磁浮车在“8”字形轨道的驱动、道岔和定点停车等的自动控制，证明了电磁道岔在高温超导磁悬浮系统中应用的可行性，同时也为高温超导磁浮车工程化应用提供了一定的理论基础。 |
| 作者： | 李燕杰 |
| 专业： | 计算机技术 |
| 导师： | 戴齐;邓昌延 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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