磁悬浮间隙传感器在磁悬浮列车中的应用原理解析

我国已建成具有完全自主知识产权的实用型中低速磁悬浮列车和磁浮交通运输线，已于2016年5月和2017年12月分别在湖南长沙磁浮快线和北京S1线开通运营。

图1 长沙磁浮快线2016年5月6日开通

图2 北京S1磁浮线2017年12月30日开通

磁悬浮列车利用“同名磁极相斥，异名磁极相吸”的原理，让电磁铁具有抗拒地心引力的能力，使车体完全脱离轨道，悬浮在距离轨道约8~10厘米处，腾空行驶，创造了近乎“零高度”空间飞行的奇迹。

我国的中低速磁悬浮列车和磁浮交通运输线，属于环抱吸引力式磁悬浮列车，是利用电磁铁异性相吸原理而设计的电动力运行系统的磁悬浮列车。它是在车体底部的两侧倒转向上环抱T形导轨安装磁铁，通过悬浮间隙传感器检测间隙信号，使电磁铁和导轨间保持一定的间隙，从而使车体悬浮于车道的导轨面上运行，如图3所示。

图3 环抱吸引力式电磁铁

而确保磁悬浮列车车体完全脱离轨道，悬浮在固定距离轨道约8~10厘米处的关键部件是磁悬浮间隙传感器。

中低速磁浮列车间隙传感器是磁浮列车悬浮控制系统的关键部件之一，它作为磁浮列车的关键传感器，其可靠性、精度、抗各种干扰等性能直接影响到磁浮列车的安全可靠运行。

由我单位开发设计的航空天瑞牌中低速磁悬浮列车间隙传感器采用电涡流原理，进行冗余设计，多个探头同时独立检测磁浮列车的悬浮间隙，将多个（3至4个）间隙信号送给控制器进行悬浮控制，工作原理框图如下所示：

在中低速磁悬浮列车车体底部的两侧倒转向上环抱T形导轨安装磁铁，通过磁悬浮列车间隙传感器检测间隙信号送给悬浮控制器控制电磁铁的电流，使电磁铁和导轨间保持8—10毫米的间隙，并使电磁铁的倒转吸力与车辆的重力平衡，从而使车体悬浮于车道的导轨面上运行。

我单位多年来与国防科大、西南交大、中车株机等单位合作，研制并批量生产出了具有国际水平，国内领先的中低速磁浮列车间隙传感器，在长沙磁浮快线和北京S1线大量使用，航空天瑞牌传感器性能优越，保证了磁悬浮列车的安全稳定运行。
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