迅速響應的列車空調控制方法
【專利摘要】本發明提出了一種迅速響應的列車空調控制方法，包括：S1，獲取每節列車車廂的乘客重量數據，列車空調控制系統的空調負荷模塊計算空調模擬所需的每節列車車廂負荷值以及新風風機轉速值和新風風閥開度值；S2，獲取每節列車車廂空調的供程制冷劑溫度數據、回程制冷劑溫度數據和制冷劑流量數據；S3，比較計算模擬所需的每節列車車廂負荷值、新風風機轉速值、新風風閥開度值，通過實時比較負荷狀態調整列車空調控制系統的制冷量、新風風機轉速、新風風閥開度。本發明與傳統通過監測車廂內溫度來控制空調系統負荷的方法相比，空調系統負荷的反饋更加迅速、準確，縮短了其為乘客提供舒適的乘車環境的時間。
【專利說明】
迅速響應的列車空調控制方法
技術領域
[0001] 本發明涉及機電一體化控制領域，尤其涉及一種迅速響應的列車空調控制方法。
【背景技術】
[0002] 城市軌道交通、高鐵等車廂內的設計溫度直接影響著乘客乘車的舒適性，而我國 尚沒有出臺相關規范或標準做出規定，大部分是借鑒歐洲鐵路聯盟的標準，如最初使用 UIC553-1990中車廂內的設計溫度，其公式表達為：
[0003] tin = 22+0.25X (t〇ut_19) =0.25t〇ut+17.25
[0004] 式中，tin-車內空氣溫度，°C;
[0005] 車外空氣溫度，°C。
[0006] 由此公式可知，車廂內的設計溫度是隨著車廂外的環境溫度不斷變化的，而《采暖 通風與空氣調節設計規范》(GB50019-2012)中的對室內設計參數的規定如下表所示，以冬 季車廂外環境溫度為_5°C為例按照公式計算出的車廂內設計溫度為t in=16,此溫度低于表 中II級標準的溫度(最低為18°C)，因此，由該公式計算出的車廂內設計溫度并不能保證車 廂內乘客的舒適性。
[0007] 由此建議車廂內的設計溫度按照《采暖通風與空氣調節設計規范》（GB50019-2012)中的要求選取一個穩定值，如夏季車廂內設計溫度為27°C，冬季車廂內設計溫度為19 r。
[0008] 表3.0.3長期逗留區域空氣調節室內計算參數
[0010] 傳統車廂空調傳統的冷量控制方法是將待監測到車廂內的溫度上升或下降后才 開始調節空調系統的冷量，特別是在地鐵中，站與站之間間隔較短，列車車廂內人員數量變 化較快，從乘客上車至傳感器監測到溫度的變化，空調系統的反饋必然是滯后的。此外，車 廂內的溫度監測受測點布置和測點附近人員活動的影響較大，因此空調負荷的控制并不準 確。
[0011] 傳統過列車外部溫度列車內乘客數量來計算新風量，并調節新風閥門的開度。首 先，其未說明乘客數量的統計方法。而且車廂內的乘客是流動的，有坐在座位上的也有站立 的，如用座位傳感器來監測乘客的數量必然有較大誤差，加之相鄰兩節車廂中的乘客也會 有竄動，因此，乘客數量的統計較難實現。其次，根據溫度來調節新風量的大小確實可以達 到節能的目的，但這需要以犧牲乘客健康和舒適性為代價。這就亟需本領域技術人員解決 相應的技術問題。
【發明內容】
[0012] 本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題，特別創新地提出了一種迅速響 應的列車空調控制方法。
[0013] 為了解決本發明傳統根據監測車廂內溫度進行空調負荷控制方法存在的滯后問 題，并能更加準確的進行負荷控制目的，本發明提供了一種迅速響應的列車空調控制方法， 包括：
[0014] S1，獲取每節列車車廂的乘客重量數據，將乘客重量數據傳送到列車空調控制系 統，列車空調控制系統的空調負荷模塊計算空調模擬所需的每節列車車廂負荷值以及新風 風機轉速值和新風風閥開度值；
[0015] S2,獲取每節列車車廂空調的供程制冷劑溫度數據、回程制冷劑溫度數據和制冷 劑流量數據，通過列車空調控制系統的空調負荷模塊計算空調實際所需的每節列車車廂負 荷值以及新風風機轉速值和新風風閥開度值；
[0016] S3,比較計算模擬所需的每節列車車廂負荷值、新風風機轉速值、新風風閥開度值 和實際所需的每節列車車廂負荷值、新風風機轉速值、新風風閥開度值，通過實時比較負荷 狀態調整列車空調控制系統的制冷量、新風風機轉速、新風風閥開度，從而節能降耗。
[0017] 上述技術方案的有益效果為:本發明與傳統通過監測車廂內溫度來控制空調系統 負荷的方法相比，空調系統負荷的反饋更加迅速、準確，縮短了其為乘客提供舒適的乘車環 境的時間，避免了由于車廂內溫度監測不精確導致的負荷控制不準確。
[0018] 所述的迅速響應的列車空調控制方法，優選的，所述空調負荷模塊計算空調模擬 所需的每節列車車廂負荷值、新風風機轉速值、新風風閥開度值包括：
[0019] 計算ft傷等于車廂體和車窗的傳熱冷負荷值+新風冷負荷值+乘客散熱冷負荷值+ 車廂內的照明電器散熱產生的冷負荷值，即：
[0020 ] Qi檔=Of^砜+QA+Ctek〇
[0021] 所述的迅速響應的列車空調控制方法，優選的，所述車廂體和車窗的傳熱冷負荷 值包括：
[0022] 通過公式Qf餓=kl Fl (tout-tin)+k2 F2 (tout-tin) = (kl Fl+k2 F2) (tout-tin) =A (tout-tin)計算傳熱冷負荷數據；
[0023] 其中，ki、k2分別為車廂體和車窗的傳熱系數，分別為車廂體和車窗面積，因 此A = kl_Fl+k2_FA與車廂體和車窗的材質相關的已知參數，tcmt、 tin分別為車廂外空氣溫 度和車廂內的設計溫度。
[0024] 所述的迅速響應的列車空調控制方法，優選的，所述新風冷負荷值包括:通過公式 〇|砜=C L (tout-tin) =B (tout-tin)計算新風冷負荷值；
[0025] 其中，c = 1.005kJ/kg °C為空氣的定壓比熱，L為新風量，B = c L為與空調總送風 量相關參數，t?t、tin分別為車廂外空氣溫度和車廂內的設計溫度；
[0026] 其中L = v G/g;
[0027] 其中，v為人員所需新風量，G為車廂內乘客重量，g為人員平均重量指標，因此C = q/g為散熱量和平均重量比值參數。
[0028] 所述的迅速響應的列車空調控制方法，優選的，所述乘客散熱冷負荷值包括：
[0029] 通過公式Q人=q G/g = C G計算乘客散熱冷負荷值；
[0030] 其中，q為人員散熱量，G為車廂內乘客重量，g為人員平均重量指標，C = q/g為散熱 量和平均重量比值參數。
[0031 ]所述的迅速響應的列車空調控制方法，優選的，還包括：
[0032] S4,當無法獲取每節列車車廂的乘客重量數據時，通過每節列車車廂的溫度傳感 器獲取該車廂的實時溫度數據，通過比較實際溫度和設計溫度的設定閾值，調整列車空調 控制系統的制冷量、新風風機轉速和新風風閥開度；
[0033] S5,在獲取每節列車車廂的乘客重量數據時，如果通過比較實際溫度和設計溫度 超過設定閾值，停止執行步驟S1-S3,執行通過每節列車車廂的溫度傳感器獲取該車廂的實 時溫度數據，比較實際溫度和設計溫度的設定閾值，調整列車空調控制系統的制冷量、新風 風機轉速和新風風閥開度。
[0034] 上述技術方案的有益效果為:通過溫度傳感器實時采集溫度信息進行制冷調節， 尤其在稱重出現問題或者超過實際溫度和設計溫度的設定閾值，優先啟用該溫度狀態調節 模式，調整空調制冷量、新風風機轉速和新風風閥開度。
[0035] 所述的迅速響應的列車空調控制方法，優選的，所述比較實際溫度和設計溫度的 設定閾值包括：
[0036]當比較實際溫度和設計溫度的溫差達到正值A ，即實際溫度高、設計溫度低，其 差值為正值時，對空調加大冷量；
[0037] 當比較實際溫度和設計溫度的溫差達到負值A t2,即實際溫度低、設計溫度高，其 差值為負值時，對空調減小冷量。
[0038] 所述的迅速響應的列車空調控制方法，優選的，所述S3包括：
[0039] S3-1，比較計算模擬所需的每節列車車廂負荷值和實際所需的每節列車車廂負荷 值相當時，空調保持當前的運行制冷狀態；
[0040] S3-2,比較計算模擬所需的每節列車車廂負荷值和實際所需的每節列車車廂負荷 值差值為正值時，空調減小制冷量；
[0041] S3-3,比較計算模擬所需的每節列車車廂負荷值和實際所需的每節列車車廂負荷 值差值為負值時，空調增加制冷量。
[0042] 所述的迅速響應的列車空調控制方法，優選的，所述S3還包括：
[0043] S3-A，比較計算模擬所需的每節列車車廂新風風機轉速值和實際所需的每節列車 車廂新風風機轉速值相當時，新風風機保持當前的運行狀態；
[0044] S3-B，比較計算模擬所需的每節列車車廂新風風機轉速值和實際所需的每節列車 車廂新風風機轉速值差值為正值時，新風風機減小轉速；
[0045] S3-C，比較計算模擬所需的每節列車車廂新風風機轉速值和實際所需的每節列車 車廂新風風機轉速值差值為負值時，新風風機增加轉速。
[0046] 所述的迅速響應的列車空調控制方法，優選的，所述S3還包括：
[0047] S3_a，比較計算模擬所需的每節列車車廂新風風閥開度值和實際所需的每節列車 車廂新風風閥開度值相當時，新風風閥保持當前的開度狀態；
[0048] S3_b，比較計算模擬所需的每節列車車廂新風風閥開度值和實際所需的每節列車 車廂新風風閥開度值差值為正值時，新風風閥減小開度；
[0049] S3-c，比較計算模擬所需的每節列車車廂新風風閥開度值和實際所需的每節列車 車廂新風風閥開度值差值為負值時，新風風閥增加開度。
[0050] 上述技術方案的有益效果為：智能判斷外接環境變化，通過對空調制冷量、新風風 機轉速和新風風閥開度的調整，實時調節車廂溫度以及風量。
[0051 ]綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果是：
[0052]本發明與傳統通過監測車廂內溫度來控制空調系統負荷的方法相比，空調系統負 荷的反饋更加迅速、準確，縮短了其為乘客提供舒適的乘車環境的時間，避免了由于車廂內 溫度監測不精確導致的負荷控制不準確的問題。同時，實時監測對比車廂內的實際溫度與 設計溫度，實現了車廂稱重系統故障時保證空調系統繼續為乘客提供舒適環境的目的。
[0053]本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0054]本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得 明顯和容易理解，其中：
[0055]圖1是本發明總體流程圖；
[0056]圖2是本發明具體實施例示意圖；
[0057]圖3是本發明中間車廂溫度調節示意圖；
[0058]圖4是本發明端頭車廂溫度調節示意圖；
[0059]圖5是本發明電路示意圖。
【具體實施方式】
[0060] 下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0061] 在本發明的描述中，需要理解的是，術語"縱向"、"橫向"、"上"、"下"、"前"、"后"、 "左"、"右"、"豎直"、"水平"、"頂"、"底" "內"、"外"等指示的方位或位置關系為基于附圖所 示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝 置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限 制。
[0062] 在本發明的描述中，除非另有規定和限定，需要說明的是，術語"安裝"、"相連"、 "連接"應做廣義理解，例如，可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內部的連通，可 以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領域的普通技術人員而言，可以根據 具體情況理解上述術語的具體含義。
[0063] 如圖1、2所示，本發明的一種迅速響應的列車空調控制方法需要實時采集列車車 廂稱重系統的信號和車廂外空氣溫度，通過空調負荷控制數學模型和新風量數學模型（其 中，新風量控制數學模型是空調負荷控制數學模型中的一部分)計算出空調系統所負責的 車廂的負荷及新風量(一般一節車廂由兩臺空調系統負責）。
[0064] ①空調系統能通過采集到的供、回程制冷劑溫度和流量信號，計算出空調的實際 負荷，即實測空調負荷。比較計算所需負荷與實測空調負荷，當計算所需負荷與實測空調負 荷相等時，空調系統維持原運行狀態；當計算所需負荷大于/小于實測空調負荷時，空調系 統增加/減少冷量。此外，為了能在列車稱重系統發生故障時，空調系統仍然能保證乘客的 舒適性并及時通知工作人員，在車廂內依然設置溫度傳感器，并時刻比較車廂內的實際溫 度和設計溫度，當二者的溫差達到A tl(例如5°C)或At2(例如-5°C)時，溫度信號具有控制 的優先級，并中止原程序（圖中紅色框內的程序)的運行，啟用溫度控制程序（圖中藍色框內 的程序），即空調系統加大冷量或減小冷量，并報警通知工作人員。
[0065]②每節車廂的空調系統也會實時采集新風風速和新風風閥開度信號，目的是計算 實測新風量。比較計算新風量與實測新風量，當計算新風量與實測新風量相等時，新風風閥 維持原開度；當計算新風量大于/小于實測新風量時，新風風閥增大/減小開度。此外，為了 能在列車車廂稱重系統發生故障時，新風系統仍然能保證乘客的健康和舒適性，并能及時 通知工作人員，在車廂內設置C0 2濃度傳感器，并時刻監測比較車廂內的實際C02濃度和設計 C02濃度〇濉(《地鐵設計規范》GB50157-2013規定地鐵車站內空氣濃度應小于1.5%。），當實 際濃度達到(例如1.8%。，時，中止原程序（圖中粉色框內的程序）的運行，啟用二氧化碳 濃度控制程序（圖中綠色框內的程序），即新風風閥增大開度，維持〇1=(：雛，并報警通知工 作人員。
[0066] 2、空調負荷控制數學模型
[0067] 計算所需負荷Qi+算等于由于車廂內、外存在溫差通過車廂體和車窗的傳熱冷負荷+ 滿足乘客健康要求引入的新風冷負荷+乘客散熱冷負荷+車廂內的照明電器等其他設備散 熱產生的冷負荷，即：
[0068] Qij算=Qf?+C|砜+Qa+〇i她
[0069] 式中：
[0070] (l)Qf鋨=ki Fl (tout-tin)+k2 F2 (tout-tin) = (ki Fi+k2 F2) (tout-tin) =A (tout- tin)
[0071] 其中，匕上分別為車廂體和車窗的傳熱系數(單位…/^幻舊上分別為車廂體和 車窗面積(單位:m2)，因此AikrFi+k^Fs為與車廂體和車窗的材質相關的已知參數，tout、 tin分別為車廂外空氣溫度和車廂內的設計溫度(1"為按規范GB50019-2012選取的已知參 數，為變化未知參數，單位°C);
[0072] (2) L = v _ G/g (新風量控制數學模型）
[0073]其中，V為人員所需新風量(可按上述的IRT或ASHRAE標準選取，單位:m3/h人），G 為車廂內乘客重量（由列車車廂稱重系統提供，變化參數，單位:kg)，g為人員平均重量指標 (按50kg/人計算，單位：kg/人），因此C = q/g為已知參數(此參數可根據實驗數據進行優 化)。
[0074] (3)傷砜=C L (tout-tin) =B G (tout-tin)
[00"75] 其中，c = 1.005kj/kg °C為空氣的定壓比熱，L為新風量，因此B = c v/g為與空調 總送風量相關的已知參數；
[0076] (4)Q人=q G/g = C G
[0077] 其中，q為人員散熱量(可按照《空氣調節》中的表2-18選取，單位:W)，G為車廂內乘 客重量（由車輛稱重系統提供，變化參數，單位:kg)，g為人員平均重量指標(按50kg/人計 算，單位:kg/人），因此C = q/g為已知參數(此參數可根據實驗數據進行優化）；
[0078] (5)Q其他可查取照明電器等其他設備的發熱量(單位:W)，為可查取的已知參數，標 記為D。
[0079]綜上可知：
[0080] Qtf算=〇{餓+〇|砜+Qa+Q其(也=A (t0Ut-tin)+B G (t0Ut-tin)+C G+D=(A+B G) (tout-tin) +C'G+D
[0081] 其中，t?t、G為變化參數，通過監測和列車稱重系統獲得，A、B、C、D均為常數。
[0082] 本發明提供了一種迅速響應的列車空調控制方法，包括：
[0083] S1，獲取每節列車車廂的乘客重量數據，將乘客重量數據傳送到列車空調控制系 統，列車空調控制系統的空調負荷模塊計算空調模擬所需的每節列車車廂負荷值以及新風 風機轉速值和新風風閥開度值；
[0084] S2,獲取每節列車車廂空調的供程制冷劑溫度數據、回程制冷劑溫度數據和制冷 劑流量數據，通過列車空調控制系統的空調負荷模塊計算空調實際所需的每節列車車廂負 荷值以及新風風機轉速值和新風風閥開度值；
[0085] S3,比較計算模擬所需的每節列車車廂負荷值、新風風機轉速值、新風風閥開度值 和實際所需的每節列車車廂負荷值、新風風機轉速值、新風風閥開度值，通過實時比較負荷 狀態調整列車空調控制系統的制冷量、新風風機轉速、新風風閥開度，從而節能降耗。
[0086] 為保證車廂監測溫度能準確地反應車廂內綜合的環境溫度情況，同時將溫度采 集點設置于乘客接觸不到的位置，在車廂空調的回風口均勻布置測溫點，一節車廂的計算 平均溫度為車廂內各測點相加后的平均值；
[0087]由于地鐵列車車廂之間是互相連通的，本節車廂的車廂溫度必然會受到他相鄰一 節或兩節車廂的影響，因此，在確定一節車廂監測溫度h時應取本節車廂的計算平均溫度 hi與相鄰車廂的計算平均溫度ii+1，^^平均值，然后通過所述的控制方法調整 制冷量。
[0088]具體計算方法如下：
[0089] (1)中間車廂內溫度的確定方法
[0090]以計算第i節車廂監測溫度為例，第i節車廂監測溫度為：
[0092] 其中，I :i為第h節車廂的平均溫度，L i = I； Ttli ; i-1
[0093] 元，i為第i節車廂的平均溫度，t(前一個符號i僅表示車廂節數）；
[0094] ：為第j節車廂的平均溫度i =念％。如圖3所示。 i-1
[0095] (2)端頭車廂溫度的確定方法
[0096]第a節車廂監測溫度為：
[0098] 其中，〒ayi為第a節車廂的平均溫度，= tTai; i:二.1 - n：
[0099] 〒h, i為第b節車廂的平均溫度，Tb，i = 如圖4所示。 O
[0100] 上述技術方案的有益效果為:本發明與傳統通過監測車廂內溫度來控制空調系統 負荷的方法相比，空調系統負荷的反饋更加迅速、準確，縮短了其為乘客提供舒適的乘車環 境的時間，避免了由于車廂內溫度監測不精確導致的負荷控制不準確。
[0101] 所述的迅速響應的列車空調控制方法，優選的，所述空調負荷模塊計算空調模擬 所需的每節列車車廂負荷值、新風風機轉速值、新風風閥開度值包括：
[0102] 計算Qi傷等于車廂體和車窗的傳熱冷負荷值+新風冷負荷值+乘客散熱冷負荷值+ 車廂內的照明電器散熱產生的冷負荷值，即：
[0103] Qi檔=Qf-HteM+QA+Ctek〇
[0104] 所述的迅速響應的列車空調控制方法，優選的，所述車廂體和車窗的傳熱冷負荷 值包括：
[0105] 通過公式Qf餓=kl Fl (tout-tin)+k2 F2 (tout-tin) = (kl Fl+k2 F2) (tout-tin) =A (tout-tin)計算傳熱冷負荷數據；
[0106] 其中，ki、k2分別為車廂體和車窗的傳熱系數，分別為車廂體和車窗面積，因 此A = kl_Fl+k2_FA與車廂體和車窗的材質相關的已知參數，tcmt、 tin分別為車廂外空氣溫 度和車廂內的設計溫度。
[0107] 所述的迅速響應的列車空調控制方法，優選的，所述新風冷負荷值包括:通過公式 〇|砜=C L (tout-tin) =B (tout-tin)計算新風冷負荷值；
[0108] 其中，c = 1.005kJ/kg °C為空氣的定壓比熱，L為新風量，B = c L為與空調總送風 量相關參數，t?t、tin分別為車廂外空氣溫度和車廂內的設計溫度；
[0109] 其中L = v G/g;
[0110] 其中，v為人員所需新風量，G為車廂內乘客重量，g為人員平均重量指標，因此C = q/g為散熱量和平均重量比值參數。
[0111]所述的迅速響應的列車空調控制方法，優選的，所述乘客散熱冷負荷值包括：
[0112]通過公式Q人=q G/g = C G計算乘客散熱冷負荷值；
[0113]其中，q為人員散熱量，G為車廂內乘客重量，g為人員平均重量指標，C = q/g為散熱 量和平均重量比值參數。
[0114] 所述的迅速響應的列車空調控制方法，優選的，還包括：
[0115] S4,當無法獲取每節列車車廂的乘客重量數據時，通過每節列車車廂的溫度傳感 器獲取該車廂的實時溫度數據，通過比較實際溫度和設計溫度的設定閾值，調整列車空調 控制系統的制冷量、新風風機轉速和新風風閥開度；
[0116] S5，在獲取每節列車車廂的乘客重量數據時，如果通過比較實際溫度和設計溫度 超過設定閾值，停止執行步驟S1-S3,執行通過每節列車車廂的溫度傳感器獲取該車廂的實 時溫度數據，比較實際溫度和設計溫度的設定閾值，調整列車空調控制系統的制冷量、新風 風機轉速和新風風閥開度。
[0117] 上述技術方案的有益效果為:通過溫度傳感器實時采集溫度信息進行制冷調節， 尤其在稱重出現問題或者超過實際溫度和設計溫度的設定閾值，優先啟用該溫度狀態調節 模式，調整空調制冷量、新風風機轉速和新風風閥開度。
[0118] 所述的迅速響應的列車空調控制方法，優選的，所述比較實際溫度和設計溫度的 設定閾值包括：
[0119] 當比較實際溫度和設計溫度的溫差達到正值A ，即實際溫度高、設計溫度低，其 差值為正值時，對空調加大冷量；
[0120] 當比較實際溫度和設計溫度的溫差達到負值A t2,即實際溫度低、設計溫度高，其 差值為負值時，對空調減小冷量。
[0121 ]所述的迅速響應的列車空調控制方法，優選的，所述S3包括：
[0122] S3-1，比較計算模擬所需的每節列車車廂負荷值和實際所需的每節列車車廂負荷 值相當時，空調保持當前的運行制冷狀態；
[0123] S3-2,比較計算模擬所需的每節列車車廂負荷值和實際所需的每節列車車廂負荷 值差值為正值時，空調減小制冷量；
[0124] S3-3,比較計算模擬所需的每節列車車廂負荷值和實際所需的每節列車車廂負荷 值差值為負值時，空調增加制冷量。
[0125] 所述的迅速響應的列車空調控制方法，優選的，所述S3還包括：
[0126] S3-A，比較計算模擬所需的每節列車車廂新風風機轉速值和實際所需的每節列車 車廂新風風機轉速值相當時，新風風機保持當前的運行狀態；
[0127] S3-B，比較計算模擬所需的每節列車車廂新風風機轉速值和實際所需的每節列車 車廂新風風機轉速值差值為正值時，新風風機減小轉速；
[0128] S3-C，比較計算模擬所需的每節列車車廂新風風機轉速值和實際所需的每節列車 車廂新風風機轉速值差值為負值時，新風風機增加轉速。
[0129] 所述的迅速響應的列車空調控制方法，優選的，所述S3還包括：
[0130] S3_a，比較計算模擬所需的每節列車車廂新風風閥開度值和實際所需的每節列車 車廂新風風閥開度值相當時，新風風閥保持當前的開度狀態；
[0131] S3_b，比較計算模擬所需的每節列車車廂新風風閥開度值和實際所需的每節列車 車廂新風風閥開度值差值為正值時，新風風閥減小開度；
[0132] S3-c，比較計算模擬所需的每節列車車廂新風風閥開度值和實際所需的每節列車 車廂新風風閥開度值差值為負值時，新風風閥增加開度。
[0133] 上述技術方案的有益效果為：智能判斷外接環境變化，通過對空調制冷量、新風風 機轉速和新風風閥開度的調整，實時調節車廂溫度以及風量。
[0134] 如圖5所示，空調控制系統包括:單片機、新風風機、功率調節電路、重力傳感器、溫 度傳感器；
[0135] 單片機重力數據接收端連接重力傳感器數據發送端，單片機溫度數據接收端連接 溫度傳感器數據發送端，單片機控制端連接功率調節電路信號接收端，功率調節電路信號 發送端連接新風風機信號接收端，重力傳感器安裝在列車車門區域，進行乘客重量的采集 工作。單片機控制信號端連接空調系統，通過單片機調節空調系統的制冷量。
[0136] 上述技術方案的有益效果為:通過單片機采集溫度信息和乘客重量信息，傳送到 控制終端，通過工作人員發送控制指令到單片機，根據人員和溫度情況調整功率調節電路 從而控制新風風量，以及調節空調系統制冷量。
[0137] 所述功率調節電路包括：
[0138] 單片機控制端連接脈沖控制開關信號端，脈沖控制開關連接脈沖分配器控制信號 端，脈沖分配器信號輸出端連接繼電器信號接收端，繼電器控制端連接分壓器信號接收端， 將分壓信號傳送到新風風機。
[0139] 上述技術方案的有益效果為:通過功率調節電路對新風風機風量進行弱電調節， 該電路設計合理，工作穩定，成本低廉。
[0140] 還包括C02濃度傳感器；
[0141] c〇2濃度傳感器數據發送端連接單片機c〇2濃度數據接收端，用于探測c〇2濃度。
[0142] 上述技術方案的有益效果為:通過對C02濃度的探測增加對列車車廂室內狀況的 判斷，從而更好的調節車廂新風風量。
[0143] 還包括新風風閥；
[0144] 新風風閥信號接收端連接單片機風閥信號發送端，新風風閥安裝在新風管道和新 風風機之間，控制新風風量大小。
[0145] 上述技術方案的有益效果為:新風風閥作為對風量調節的優選方式，在功率調節 電路控制新風風機轉速時，還能夠通過單片機對風閥風量進行實時調節，增加了控制風量 的準確性。
[0146] 單片機控制端連接脈沖控制開關信號端，脈沖控制開關連接脈沖分配器IC1控制 信號端，脈沖分配器信號輸出端連接繼電器IC2信號接收端，繼電器控制端連接分壓器IC3 信號接收端，將分壓信號傳送到新風風機。
[0147] 脈沖控制開關第一觸點連接單片機信號端，脈沖控制開關第二觸點連接IC1時鐘 輸入端，第1電容一端連接IC1電壓輸入端，第1電容另一端連接IC1時鐘輸入端，第2電容一 端連接IC1電壓輸入端，第2電容另一端連接信號清除端，第1二極管正極、第2二極管正極、 第3二極管正極、第4二極管正極分別連接IC1脈沖信號輸出端，第1二極管負極、第2二極管 負極、第3二極管負極、第4二極管負極分別連接第1電阻一端，第1電阻另一端連接IC2電壓 端，IC1脈沖輸出端連接IC2繼電控制信號端，IC2第一繼電輸出端連接第2電阻一端、IC2第 二繼電輸出端連接第3電阻一端，第2電阻另一端和第3電阻另一端連接后，分別連接第4電 阻一端和第5二極管正極，第4電阻另一端分別連接第5二極管負極和IC3分壓高電平控制 端，IC3電壓輸出端連接第5電阻一端，第5電阻另一端分別連接第6電阻一端和第9二極管一 端，第9二極管另一端連接新風風機。
[0148] 其中，IC1 為 CD4022，IC2 為 CD4066，IC3 為 NE555。
[0149] 單片機優選為80C51或者89S52。
[0150] 在本說明書的描述中，參考術語"一個實施例"、"一些實施例"、"示例"、"具體示 例"、或"一些示例"等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特 點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不 一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何 的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
[0151]盡管已經示出和描述了本發明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解:在不 脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本 發明的范圍由權利要求及其等同物限定。
【主權項】
1. 一種迅速響應的列車空調控制方法，其特征在于，包括： S1，獲取每節列車車廂的乘客重量數據，將乘客重量數據傳送到列車空調控制系統，列 車空調控制系統的空調負荷模塊計算空調模擬所需的每節列車車廂負荷值以及新風風機 轉速值和新風風閥開度值； 52, 獲取每節列車車廂空調的供程制冷劑溫度數據、回程制冷劑溫度數據和制冷劑流 量數據，通過列車空調控制系統的空調負荷模塊計算空調實際所需的每節列車車廂負荷值 以及新風風機轉速值和新風風閥開度值； 53, 比較計算模擬所需的每節列車車廂負荷值、新風風機轉速值、新風風閥開度值和實 際所需的每節列車車廂負荷值、新風風機轉速值、新風風閥開度值，通過實時比較負荷狀態 調整列車空調控制系統的制冷量、新風風機轉速、新風風閥開度，從而節能降耗。2. 根據權利要求1所述的迅速響應的列車空調控制方法，其特征在于，所述空調負荷模 塊計算空調模擬所需的每節列車車廂負荷值、新風風機轉速值、新風風閥開度值包括： 計算Qi+算等于車廂體和車窗的傳熱冷負荷值+新風冷負荷值+乘客散熱冷負荷值+車廂 內的照明電器散熱產生的冷負荷值，即： Qi檔=Q(餓+Qsm+Qa+Q·3. 根據權利要求2所述的迅速響應的列車空調控制方法，其特征在于，所述車廂體和車 窗的傳熱冷負荷值包括： 通過公式Of餓=kl Fl (tmjt-tin)+k2 F2 (tout-tin) = (kl Fl+k2 F2) (tout-tin) =A (tout-tln)計算傳熱冷負荷數據； 其中，lu、k2分別為車廂體和車窗的傳熱系數，FhFs分別為車廂體和車窗面積，因此A = ki Fi+k2 F2為與車廂體和車窗的材質相關的已知參數，tmjt、tin分別為車廂外空氣溫度和車 廂內的設計溫度。4. 根據權利要求2所述的迅速響應的列車空調控制方法，其特征在于，所述新風冷負荷 值包括： 通過公式〇!砜=c L (tout-tin) =B (tout-tin)計算新風冷負荷值； 其中，c = 1.005kj/kg °C為空氣的定壓比熱，L為新風量，B = c L為與空調總送風量相 關參數，、tin分別為車廂外空氣溫度和車廂內的設計溫度； 其中 L = v_G/g; 其中，v為人員所需新風量，G為車廂內乘客重量，g為人員平均重量指標，因此C = q/g為 散熱量和平均重量比值參數。5. 根據權利要求2所述的迅速響應的列車空調控制方法，其特征在于，所述乘客散熱冷 負荷值包括： 通過公式0λ= q _ G/g = C _ G計算乘客散熱冷負荷值； 其中，q為人員散熱量，G為車廂內乘客重量，g為人員平均重量指標，C = q/g為散熱量和 平均重量比值參數。6. 根據權利要求1所述的迅速響應的列車空調控制方法，其特征在于，還包括： 54, 當無法獲取每節列車車廂的乘客重量數據時，通過每節列車車廂的溫度傳感器獲 取該車廂的實時溫度數據，通過比較實際溫度和設計溫度的設定閾值，調整列車空調控制 系統的制冷量、新風風機轉速和新風風閥開度； S5,在獲取每節列車車廂的乘客重量數據時，如果通過比較實際溫度和設計溫度超過 設定閾值，停止執行步驟S1-S3,執行通過每節列車車廂的溫度傳感器獲取該車廂的實時溫 度數據，比較實際溫度和設計溫度的設定閾值，調整列車空調控制系統的制冷量、新風風機 轉速和新風風閥開度。7. 根據權利要求6所述的迅速響應的列車空調控制方法，其特征在于，所述比較實際溫 度和設計溫度的設定閾值包括： 當比較實際溫度和設計溫度的溫差達到正值At，即實際溫度高、設計溫度低，其差值 為正值時，對空調加大冷量； 當比較實際溫度和設計溫度的溫差達到負值At2,即實際溫度低、設計溫度高，其差值 為負值時，對空調減小冷量。8. 根據權利要求1-7任一項所述的迅速響應的列車空調控制方法，其特征在于，所述S3 包括： S3-1，比較計算模擬所需的每節列車車廂負荷值和實際所需的每節列車車廂負荷值相 當時，空調保持當前的運行制冷狀態； S3-2,比較計算模擬所需的每節列車車廂負荷值和實際所需的每節列車車廂負荷值差 值為正值時，空調減小制冷量； S3-3,比較計算模擬所需的每節列車車廂負荷值和實際所需的每節列車車廂負荷值差 值為負值時，空調增加制冷量。9. 根據權利要求8所述的迅速響應的列車空調控制方法，其特征在于，所述S3還包括： S3-A，比較計算模擬所需的每節列車車廂新風風機轉速值和實際所需的每節列車車廂 新風風機轉速值相當時，新風風機保持當前的運行狀態； S3-B，比較計算模擬所需的每節列車車廂新風風機轉速值和實際所需的每節列車車廂 新風風機轉速值差值為正值時，新風風機減小轉速； S3-C，比較計算模擬所需的每節列車車廂新風風機轉速值和實際所需的每節列車車廂 新風風機轉速值差值為負值時，新風風機增加轉速。10. 根據權利要求1所述的迅速響應的列車空調控制方法，其特征在于，所述S3還包括： S3-a，比較計算模擬所需的每節列車車廂新風風閥開度值和實際所需的每節列車車廂 新風風閥開度值相當時，新風風閥保持當前的開度狀態； S3-b，比較計算模擬所需的每節列車車廂新風風閥開度值和實際所需的每節列車車廂 新風風閥開度值差值為正值時，新風風閥減小開度； S3-c，比較計算模擬所需的每節列車車廂新風風閥開度值和實際所需的每節列車車廂 新風風閥開度值差值為負值時，新風風閥增加開度。
【文檔編號】B61D27/00GK106004905SQ201610608502
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月28日
【發明人】劉亮, 秦久運, 尚憲貴, 張立明, 龍海濤, 丁學偉, 王家楨
【申請人】中車建設工程有限公司