專利名稱：一種基于“8”字形測量線圈的感應(yīng)式導向軌的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導向軌，尤其涉及一種基于"8"字形測量線圈的感 應(yīng)式導向軌。 '
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，運載車輛的運動方向控制，有可操縱的轉(zhuǎn)向輪、地面軌 道線路、導向軌等多種形式，在有多種車輛混跑的公路上，則以可操縱的 導向輪為多，少量為與路面共面的軌道線路，如城市內(nèi)的有軌電車，高技 術(shù)的無人駕駛車輛，近年來也出現(xiàn)了采用視頻處理技術(shù)的導向方式，運動 控制主要依賴公路上的車道線。
城市軌道列車，現(xiàn)代多采用鋼輪鋼軌的導向方式，近代也出現(xiàn)了用水 泥梁和導向槽的膠輪列車。可與汽車混跑的超輕軌列車，最近又出現(xiàn)采用 一根單獨鋼軌的導向膠輪車，它用兩只與軌道成45。夾角的導向輪來測量
車輛運動方向及對供電電流形成回流通道，再通過自動控制系統(tǒng)，去控制 伺服系統(tǒng)，撥動轉(zhuǎn)向膠輪，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向控制。這種車輛雖然取消了傳統(tǒng)的鋼 軌線路，減少了城市噪聲和增大了膠輪與地面的粘著能力，但仍然在路面 形成一定的較寬縫隙，對混跑的其它車輛的運行帶來一定的平穩(wěn)性影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，而提供一種基于"8"字形 測量線圈的感應(yīng)式導向軌，它實現(xiàn)了無接觸的車輛導向。
實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是 一種基于"8"字形測量線圈的感應(yīng)式 導向軌，用于控制車輛行走機構(gòu)的車輪，其中，它包括淺埋于地面的至 少一個感應(yīng)導線、安裝在車輛行走機構(gòu)上且位于感應(yīng)導線上方的測量線圈、用于采集測量線圈的輸出電勢并對其進行調(diào)理的信號采集和調(diào)理電 路、接受來自信號采集和調(diào)理電路的輸出信號的數(shù)字交流伺服系統(tǒng)，該 數(shù)字交流伺服系統(tǒng)用于控制車輪以使其沿著鋪設(shè)的感應(yīng)導線方向運動， 其中-
所述的感應(yīng)導線鋪設(shè)于原有的線路上，該線路上開有可供所述感 應(yīng)導線埋入的槽，所述感應(yīng)導線鋪設(shè)成一線圈以構(gòu)成一獨立回路，并且 通過交流電流供電；
所述的測量線圈為呈"8"字形的感應(yīng)線圈，它與感應(yīng)導線保持一 定距離，并且可沿與所述的感應(yīng)導線的鋪設(shè)方向垂直的水平位移以產(chǎn)生 偏差信號；
所述的信號采集和調(diào)理電路采集來自測量線圈的輸出電勢，并且 進行處理后輸出數(shù)字信號給所述的數(shù)字交流伺服系統(tǒng)； 所述的數(shù)字交流伺服系統(tǒng)用于自動控制車輪。
上述的基于"8"字形測量線圈的感應(yīng)式導向軌，其中，所述的信 號采集和調(diào)理電路包括依次相連的交流放大器、帶通濾波器、調(diào)制解調(diào) 器、低通濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器。
上述的基于"8"字形測量線圈的感應(yīng)式導向軌，其中，所述的測 量線圈位于感應(yīng)導線上方15 20厘米處。
上述的基于"8"字形測量線圈的感應(yīng)式導向軌，其中，所述的測 量線圈的寬度為所述的感應(yīng)導線所構(gòu)成的線圈寬度的兩倍。
上述的基于"8"字形測量線圈的感應(yīng)式導向軌，其中，所述的感 應(yīng)導線所構(gòu)成的線圈的寬度為100 400mm。
上述的基于"8"字形測量線圈的感應(yīng)式導向軌，其中，所述的感 應(yīng)導線中通有l(wèi)OKHz的正弦交流電流。
上述的基于"8"字形測量線圈的感應(yīng)式導向軌，其中，所述的鋪 設(shè)于線路上的感應(yīng)導線所構(gòu)成的線圈的長度為500米。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明由于道路的地面平整，不會影響其它 混跑車輛的運行；感應(yīng)導線采用頻率不高的正弦交流磁場來實現(xiàn)激磁， 對外界不會產(chǎn)生電磁干擾和對人類健康的損傷，實現(xiàn)了無接觸的車輛導向，采用這種無接觸的導向方式，也可以用于站場、車間的點到點或有 預定行走方向的運輸車輛的導向控制。


圖1是本發(fā)明的感應(yīng)式導向軌的原理示意圖2是本發(fā)明的信號采集和調(diào)理電路以及數(shù)字交流伺服系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu)示意圖3是本發(fā)明的感應(yīng)導線的安裝示意圖； 圖4a是雙線垂直磁通分量的強度分布圖； 圖4b是單線垂直磁通分量的強度分布圖。
具體實施例方式
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
請參閱圖l至圖4b，圖中示出了本發(fā)明的一種基于"8"字形測量 線圈的感應(yīng)式導向軌，用于控制車輛行走機構(gòu)的車輪，它包括淺埋于地 面的至少一個感應(yīng)導線1、安裝在車輛行走機構(gòu)(圖中未示出)上且位 于感應(yīng)導線1上方的測量線圈2、用于采集測量線圈2的輸出電勢并對 其進行調(diào)理的信號采集和調(diào)理電路3、接受來自信號采集和調(diào)理電路3 的輸出信號的數(shù)字交流伺服系統(tǒng)4，該數(shù)字交流伺服系統(tǒng)4用于控制車 輪5以使其沿著鋪設(shè)的感應(yīng)導線1方向運動，其中
感應(yīng)導線1鋪設(shè)于原有的線路(圖中未示出)上，該線路上開有 可供所述感應(yīng)導線1埋入的槽(圖中未示出)，感應(yīng)導線1鋪設(shè)成一線 圈以構(gòu)成一獨立回路，該線圈的寬度R依據(jù)車輛的寬窄和動態(tài)調(diào)節(jié)精度 來設(shè)置，本實施例中為100 400mra，其長度D為500米，并且通過lOKHz 交流電源11供電，該交流電源11可以在道路邊建立一個堅固的密封電 源盒(圖中未示出)，設(shè)備選用免維護的可靠電源，lOKHz的正弦交流 電流對外界不會產(chǎn)生電磁干擾和對人類健康的損傷；
測量線圈2為呈"8"字形的感應(yīng)線圈，它與感應(yīng)導線1保持一定 距離，它位于感應(yīng)導線1上方15 20厘米處，測量線圈2的寬度L為感應(yīng)導線1所構(gòu)成的線圈寬度R的兩倍，并且可沿與感應(yīng)導線1的鋪設(shè) 方向垂直的水平位移以產(chǎn)生偏差信號；
信號采集和調(diào)理電路3采集來自測量線圈2的輸出電勢，并且進 行處理后輸出數(shù)字信號給數(shù)字交流伺服系統(tǒng)4，該信號采集和調(diào)理電路 3包括依次相連的交流放大器31、帶通濾波器32、調(diào)制解調(diào)器33、低 通濾波器34、 A/D轉(zhuǎn)換器35;
數(shù)字交流伺服系統(tǒng)4用于自動控制車輪5。
本發(fā)明的工作原理請參閱圖l，兩根平行感應(yīng)導線1中通有10kHz 的正弦交流電流，其周圍將產(chǎn)生瞬態(tài)磁場，假定方向如圖l所示，當測 量線圈2位于感應(yīng)導線1中間位置時，見圖1左側(cè)所示，測量線圈2 兩環(huán)繞向相反，其中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢相互抵消，測量線圈2輸出端的合 成電勢為零；若測量線圈2向感應(yīng)導線1的一側(cè)產(chǎn)生偏移運動時，見圖 l右側(cè)所示，測量線圈2兩環(huán)內(nèi)穿過的磁通量不相等，將產(chǎn)生不同大小 的感應(yīng)電勢，從而造成測量線圈2輸出端的合成電勢不為零。測量線圈 2位移越大，輸出端合成電勢的幅值也越大。測量線圈2反向位移，則 輸出端的合成電勢反向(180°相差)，同樣，位移越大，合成電勢的 幅值也越大，為了保證平行感應(yīng)導線1中的磁場分布基本均勻，可以通 過調(diào)節(jié)感應(yīng)導線1中的電流大小來實現(xiàn)。
請參見圖2，測量線圈2的輸出電勢，經(jīng)過交流放大器31和帶通. 濾波器32濾波后，送到調(diào)制解調(diào)器33中，就可以獲得全波脈動的直流 信號，這個信號再經(jīng)低通濾波器34后，就成為可以反映測量線圈運動 的、有極性變化的、可用于控制的電平信號，信號采集和調(diào)理電路3 可以集成在一起，盡量與測量線圈2靠近，以減少信號的干擾，低通濾 波器34輸出到A/D轉(zhuǎn)換器35前的電信號，要轉(zhuǎn)換成4-20mA的電流信 號，除了減少外界電壓的干擾外，還可以加大傳輸電纜的長度。
請參見圖4a和圖4b,圖4a中可見雙線電纜可以用調(diào)節(jié)電流的方向 來保證兩線中的疊加磁場的均勻性，從圖4a和圖4b中可見，感應(yīng)導線 l間距小，激磁電流可以減小很多，間距寬則激磁電流要大許多?？梢?通過試驗來確定間距。區(qū)段的感應(yīng)導線1不宜太長，否則電感增加，影響激磁的效率和效
果，本實施例中為500米。
本發(fā)明采用一種淺埋地面的感應(yīng)導線1，通過車輛走行機構(gòu)上安裝
的感應(yīng)線圈2測量的電信號，經(jīng)過信號采集和調(diào)理電路3，產(chǎn)生車輛在 感應(yīng)導線1上的偏差信號，再通過自動控制的伺服系統(tǒng)4去撥動車輪5， 使其沿著所鋪設(shè)的導線方向運動，產(chǎn)生類似軌道線路的運動效果。
以上結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域中普通技術(shù) 人員可根據(jù)上述說明對本發(fā)明做出種種變化例。因而，實施例中的某些 細節(jié)不應(yīng)構(gòu)成對本發(fā)明的限定，本發(fā)明將以所附權(quán)利要求書界定的范圍 作為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1. 一種基于“8”字形測量線圈的感應(yīng)式導向軌，用于控制車輛行走機構(gòu)的車輪，其特征在于，它包括淺埋于地面的至少一個感應(yīng)導線、安裝在車輛行走機構(gòu)上且位于感應(yīng)導線上方的測量線圈、用于采集測量線圈的輸出電勢并對其進行調(diào)理的信號采集和調(diào)理電路、接受來自信號采集和調(diào)理電路的輸出信號的數(shù)字交流伺服系統(tǒng)，該數(shù)字交流伺服系統(tǒng)用于控制車輪以使其沿著鋪設(shè)的感應(yīng)導線方向運動，其中所述的感應(yīng)導線鋪設(shè)于原有的線路上，該線路上開有可供所述感應(yīng)導線埋入的槽，所述感應(yīng)導線鋪設(shè)成一線圈以構(gòu)成一獨立回路，并且通過交流電流供電；所述的測量線圈為呈“8”字形的感應(yīng)線圈，它與感應(yīng)導線保持一定距離，并且可沿與所述的感應(yīng)導線的鋪設(shè)方向垂直的水平位移以產(chǎn)生偏差信號；所述的信號采集和調(diào)理電路采集來自測量線圈的輸出電勢，并且進行處理后輸出數(shù)字信號給所述的數(shù)字交流伺服系統(tǒng)；所述的數(shù)字交流伺服系統(tǒng)用于自動控制車輪。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于"8"字形測量線圈的感應(yīng)式導向軌，其特 征在于，所述的信號采集和調(diào)理電路包括依次相連的交流放大器、帶通濾波器、 調(diào)制解調(diào)器、低通濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于"8"字形測量線圈的感應(yīng)式導向軌，其特 征在于，所述的測量線圈位于感應(yīng)導線上方15 20厘米處。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于"8"字形測量線圈的感應(yīng)式導向軌，其特 征在于，所述的測量線圈的寬度為所述的感應(yīng)導線所構(gòu)成的線圈寬度的兩倍。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于"8"字形測量線圈的感應(yīng)式導向軌，其特 征在于，所述的感應(yīng)導線所構(gòu)成的線圈的寬度為100 400mm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于"8"字形測量線圈的感應(yīng)式導向軌，其特 征在于，所述的感應(yīng)導線中通有l(wèi)OKHz的正弦交流電流。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于"8"字形測量線圈的感應(yīng)式導向軌，其特 征在于，所述的鋪設(shè)于線路上的感應(yīng)導線所構(gòu)成的線圈的長度為500米。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于“8”字形測量線圈的感應(yīng)式導向軌，用于控制車輛行走機構(gòu)的車輪，它包括淺埋于地面的至少一個感應(yīng)導線、安裝在車輛行走機構(gòu)上且位于感應(yīng)導線上方的測量線圈、用于采集測量線圈的輸出電勢并對其進行調(diào)理的信號采集和調(diào)理電路、接受來自信號采集和調(diào)理電路的輸出信號的數(shù)字交流伺服系統(tǒng)，該數(shù)字交流伺服系統(tǒng)用于控制車輪以使其沿著鋪設(shè)的感應(yīng)導線方向運動。本發(fā)明不會影響其它混跑車輛的運行；感應(yīng)導線采用頻率不高的正弦交流磁場來實現(xiàn)激磁，對外界不會產(chǎn)生電磁干擾和對人類健康的損傷，實現(xiàn)了無接觸的車輛導向，采用這種無接觸的導向方式，也可以用于站場、車間的點到點或有預定行走方向的運輸車輛的導向控制。
文檔編號B61L3/00GK101531201SQ200810034590
公開日2009年9月16日 申請日期2008年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月13日
發(fā)明者尹力明, 斌 施, 陳佩青 申請人:上海軌道交通設(shè)備發(fā)展有限公司