高温超导磁悬浮轨道巡检预警系统的制作方法

本发明涉及磁悬浮轨道安全装置，具体涉及一种高温超导磁悬浮轨道巡检预警系统。

背景技术：

1、目前的高温超导磁悬浮车辆利用了高温超导块材特有的钉扎特性，在永磁轨道的强磁场环境中能够实现高温超导磁悬浮车辆的无源自稳定悬浮，基于高温超导磁悬浮车辆使用的安全性，其对应的轨道通常也需要使用轨道巡检技术进行巡检。

2、轨道巡检方式主要依赖于传统的接触式检测方法对轨道进行检测，这种方式对于轨道结构的微小变形可能无法准确识别，尤其是在轨道隐蔽部位或者轨道表面变形不明显的情况下，易出现导致轨道的变形未能及时发现。其次，传统的接触式检测方法受限于静态和特定检测速度的约束，难以实现对运行中轨道变形的实时监测和预警。其次，该方式在检测速度约束限制并且容易受到天气条件和轨道表面状况的影响。使得检测限制了巡检技术的稳定性和安全性影响。基于此，如何改善轨道结构变形巡检预警方面存在的稳定性和安全性问题，针对易发生轨道结构变化的区域，提供一种更高效、智能化且准确和可靠的解决方案，是值得研究的。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高温超导磁悬浮轨道巡检预警系统，以期望改善依赖于传统的接触式检测方法或人工在特定区域进行巡检，在识别轨道结构变形和提前预警方面的局限性问题。

2、为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

3、一种高温超导磁悬浮轨道巡检预警系统，系统适用具有安全转弯系统的高温超导磁悬浮车辆在导轨上行驶，上述高温超导磁悬浮车辆下端设置悬浮架，包括：安全系统终端、第一巡检传感器和第二巡检传感器；上述第一巡检传感器固定在悬浮架上；第一巡检传感器与安全系统终端信号连接，上述第一巡检传感器用于实时采集直线导轨外部的形态数据并发送至安全系统终端；上述导轨上设置磁场装置，由磁场装置安装在轨道上并形成磁场参数；上述第二巡检传感器固定在高温超导磁悬浮车辆下端，由第二巡检传感器经过磁场装置时，获取磁场装置的磁场参数并发送给安全系统终端；上述安全系统终端配置校验形态数据的第一校验数据，以及校验磁场参数的第二校验数据；其中，第一巡检传感器发送的形态数据与第一校验数据不对应时，则表示轨道异常。其中，第二巡检传感器发送的磁场参数与第二校验数据不对应时，则表示轨道异常。其中，形态数据与第一校验数据对应，同时磁场参数与第二校验数据对应时，则表示轨道正常。

4、其设计构思是：通过磁场装置在轨道上形成固定磁场，通过实时监测轨道的形态和磁场参数，快速识别出轨道的异常区域，并且采用多重监测手段增加监测数据的维度和可靠性，一旦监测到的数据与校验数据不一致，说明轨道可能存在异常，有利于及时发现轨道的细微变化和潜在隐患，便于维修工作能够在问题扩大前及时进行干预。

5、作为优选，上述第一巡检传感器为图像传感器，且图像传感器的采集端与导轨对应，上述图像传感器实时采集直线导轨外部的形态图像并转换为数字信号，且数字信号传递至安全系统终端形成形态数据；上述第一校验数据为对应轨道段的形态数据，且该形态数据允许一定偏差值。

6、作为优选，上述磁场装置包括若干个永磁体，上述永磁体呈阵列分布在轨道上，上述永磁体形成的磁场覆盖轨道，上述第二校验数据为初设时的磁场参数。

7、进一步的技术方案是，上述第二巡检传感器为永磁轨道传感器；由永磁轨道传感器采集磁场装置覆盖区域的磁场参数；且磁场参数传递至安全系统终端，由安全系统终端判断永磁体阵列位置是否变化。

8、当磁场装置的磁场参数保持与初设时的磁场参数一致，则表示永磁体阵列位置未变化，则轨道正常。反之，当磁场装置的磁场参数与初设时的磁场参数不一致，则表示永磁体阵列位置变化，则轨道异常。

9、作为优选，高温超导磁悬浮车辆包括多个车厢，上述悬浮架分别位于每个车厢下端；上述悬浮架在静平衡时建立零点坐标，上述悬浮架位移时，通过坐标确定磁浮架在竖向运动和点头运动的受力状态。

10、其中，上述悬浮架竖向运动为沿着重力方向上升或下降的运动；高温超导磁悬浮车辆在竖向运动的受力计算公式为：

11、；

12、式中，为高温超导磁悬浮车辆的质量，为竖向运动的加速度，为竖向弹簧系数，为磁悬浮架的竖向位移，为静平衡位移的坐标零点，为阻尼系数，为悬浮架的竖向速度，为静平衡位移的速度，为其他竖向力的合力。

13、其中，上述悬浮架点头运动为绕垂直轴发生的摆动，且摆动视逆时针方向为正向；高温超导磁悬浮车辆在点头运动的受力计算公式为：

14、；

15、式中，为转动惯量，为点头运动的角加速度，为点头弹簧系数，为悬浮架的点头角度，为阻尼系数，为悬浮架的角速度，为静平衡位移的角速度，为其他点头力的合力。

16、作为优选，上述悬浮架下端设置杜瓦构件，上述杜瓦构件通过冷却介质和超导体使高温超导磁悬浮车辆在导轨上悬浮；上述悬浮架上用于挂载牵引供电系统的牵引电机，且牵引电机控制单元与安全系统终端信号连接，由安全系统终端向牵引电机控制单元发出指令，使牵引电机控制单元通过矢量控制的方式驱动牵引电机。

17、作为优选，安全转弯系统包括设置在轨道转弯处的磁力装置，上述高温超导磁悬浮车辆的侧壁设有与磁力装置对应的磁力作用装置，由磁力装置向磁力作用装置施加一个反作用力，使高温超导磁悬浮车辆在转弯时，保持第一巡检传感器与轨道的对应位置。

18、作为优选，上述安全系统终端连接云服务器，由安全系统终端向云服务器传递数据，上述云服务用于对数据进行深度学习；上述轨道周围还设有声波传感器；上述声波传感器与安全系统终端信号连接，由声波传感器发射声波至轨道，且传回的声波反射信号由声波传感器接收并上传至安全系统终端。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果至少是如下之一：

20、本发明通过第一巡检传感器和第二巡检传感器的结合使用，配合安全系统终端能够同时监测导轨的形态数据和磁场参数，实现对导轨状态的多方位的实时监测。通过多重监测机制使得安全系统终端能够更全面、更精确地掌握轨道的实时状态，从而提高安全性；通过预设的第一校验数据和第二校验数据作为基准，安全系统终端能够迅速将采集到的数据与预设数据进行比对，高效识别出轨道的异常情况。这样的自动化比对校验流程提高了巡检效率和准确性。

21、本发明的通过磁场装置在永磁轨道上直接形成稳定的磁场，利用永磁轨道传感器直接获取磁场数据，从而磁场装置覆盖的轨道出现变化时，由永磁轨道传感器获取磁场变化信息，从而确定异常情况。该设置方式简单便捷，且覆盖效率高。

22、本发明的巡检方式，不需要繁琐的操作流程，可以随着高温超导磁悬浮车辆试运行过程中进行轨道实时巡检，并实时获取相关的轨道数据，其数据通过安全系统终端进行记录，有利于后续作为深度学习的基础数据。

23、本发明能够实时自动地将采集到的形态数据和磁场参数与预设的校验数据进行比对，及时发现任何与正常轨道参数不一致的情况，降低了人为的资源消耗，通过对磁悬浮架悬浮状态的细致监测，包括竖向运动和点头运动的受力状态分析和计算，能够准确反映出轨道状况对高温超导磁悬浮车辆受力的直接影响。从而便于及时发现轨道问题，也对高温超导磁悬浮车辆行驶的稳定性以及舒适性提供数据参考。