高速列車空調(diào)系統(tǒng)智能化管控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高速列車空調(diào)系統(tǒng)的管控方法，涉及高速列車車廂中的高質(zhì)量空氣標 準和高舒適度環(huán)境的保持。
【背景技術(shù)】
[0002] 高速運行的列車通過車廂空調(diào)系統(tǒng)的管控來保證高質(zhì)量的環(huán)境指標。這是高速 列車的發(fā)展趨勢。為了高質(zhì)量的環(huán)境指標，需要動用大量的設備、就需要耗費一定的能源。 車廂又是一個較大空間的公共場所，處在一個高速密閉的環(huán)境之下。造成了具體的條件限 制。為了節(jié)約能耗，在內(nèi)、外溫差大時，需要將進入車廂內(nèi)的新風量降低，減少能量空排。降 低新風量的結(jié)果是導致空氣整體指標的降低，提高形成內(nèi)循環(huán)加速，則又增大了能耗。這兩 者不是簡單的線性關(guān)系，并根據(jù)每一個箱體結(jié)構(gòu)的變化和設備裝配的具體條件有較大的差 異。所以，單單在空調(diào)系統(tǒng)進風道上設有新風閥裝置并不能獲得質(zhì)量上的根本改進，用以簡 單調(diào)節(jié)車廂內(nèi)的新風量方法的設計思想并沒有取得重大的明顯進步。
[0003] 高速行進的列車在通過隧道或交會時，車廂兩側(cè)因貝努利效應會引起進氣口壓力 較大的波動，其氣壓變化率與列車速度的平方成正比，列車速度越高、壓力變化值就越大。 高速列車其壓力變化速率在1秒內(nèi)可高達數(shù)千帕。加上高速列車的車體、門、窗具有良好的 氣密性，外部氣壓的急劇變化會通過換氣通道傳到車內(nèi)，造成短時間內(nèi)出現(xiàn)的氣壓變低使 乘員耳朵內(nèi)的壓力與外界的氣壓無法達到平衡，耳膜內(nèi)外的壓力差會引起聽覺器官的不適 感。因此，在車速高于160KM/h時，需要采用專用設備壓力波保護系統(tǒng)來控制車內(nèi)壓力的波 動，減少壓力波的影響，以保證乘員的舒適度。壓力波保護閥可通過壓力波控制器控制，在 列車內(nèi)外壓差滿足觸發(fā)條件時進行關(guān)閉，隔絕車內(nèi)外空氣流動，從而抑制車內(nèi)空氣的壓力 波動。十分明顯壓力波控制體統(tǒng)的設置十分必要，但在實際中的利用價值并不高、并與改進 后的結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生功能性的重疊，形成實際上的浪費。
[0004] 目前高速列車為控制新風風量控制急需重大改進，列車內(nèi)部的空氣的該質(zhì)量控制 也面臨升級，同時兼顧多方面的改進是空調(diào)系統(tǒng)一個急迫的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是設計一種高速列車空調(diào)系統(tǒng)智能化管控方法，為空調(diào)系統(tǒng)、包括 改造后壓力波保護閥在內(nèi)的空氣質(zhì)量提升設備、提供一種智能化的統(tǒng)一控制管理方法、并 付諸于計算機實時控制，最終實現(xiàn)車廂內(nèi)空氣質(zhì)量高標準的提升，系統(tǒng)的簡化和運行過程 的能源節(jié)約。
[0006] 為實現(xiàn)以上發(fā)明目的，所采取的具體的技術(shù)方案是：高速列車空調(diào)系統(tǒng)智能化管 控方法，本方法基于智能化管控系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有以CPU為核心的管理單元、借助A/D轉(zhuǎn) 換模塊連接在CPU數(shù)據(jù)總線上的車廂內(nèi)外空氣參數(shù)采集模塊、裝有空氣質(zhì)量管理程序的 EPROM模塊、存儲有經(jīng)驗數(shù)據(jù)的只讀存儲器模塊和配套的存儲中間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)暫存模塊、監(jiān) 測比較模塊，還包括空調(diào)主機在內(nèi)的空氣質(zhì)量調(diào)控設備和配套的數(shù)控伺服機構(gòu)，其關(guān)鍵在 于列車運行中的智能化管控方法包括以下步驟： 1) 初始化處理：列車啟動后，根據(jù)現(xiàn)場采集到的車廂內(nèi)外空氣參數(shù)、選定經(jīng)驗數(shù)據(jù)表 中對應條件下新風比例數(shù)值凡、設定在車廂進風通道中的可調(diào)流量的保護閥狀態(tài)為新風量 XF。和空調(diào)主機的內(nèi)循環(huán)風量NF。； 2) 隨機參數(shù)的采集：按照設定的時間間隔A t將車廂內(nèi)外空氣參數(shù)采集模塊采集的相 關(guān)參數(shù)存入中間存儲器、并形成與經(jīng)驗數(shù)據(jù)模塊中相同結(jié)構(gòu)的數(shù)列； 3) 初始化參數(shù)的隨機調(diào)節(jié)：調(diào)出經(jīng)驗數(shù)據(jù)模塊中的與即時外溫和內(nèi)溫相同條件下的新 風比例數(shù)值Mt、借助對比例電磁閥發(fā)出的調(diào)控指令實現(xiàn)對新風量XFt和空調(diào)主機的內(nèi)循環(huán) 風量NFt設定； 4) 環(huán)境監(jiān)測和應急調(diào)控：借助設置在車廂兩端、雙側(cè)面的壓力傳感器組采集到的壓力 變化率：(P0 - Pt)/ A t，經(jīng)比較超出經(jīng)驗數(shù)據(jù)模塊列表中的上限值時發(fā)出緊急調(diào)控指令、 啟動截止閥封閉進氣通道，直至外壓恢復正常值； 5) 重復步驟2-4。
[0007] 以上的技術(shù)措施可以保證：盡管列車的行進途中有可能面臨外界溫度和壓力的明 顯變化，空氣的更新比例和進氣閥門的設置總處于最高效率和最舒適的溫度、壓力狀態(tài)。
[0008] 進一步采取的措施是：空氣質(zhì)量參數(shù)的調(diào)控設備在改進的系統(tǒng)中包括設置在車廂 排風口通道上的逆止閥和引風機，并在配套伺服機構(gòu)中包括有逆止閥的受控風門調(diào)節(jié)裝置 和引風機受控開關(guān)電路；在CPU發(fā)出緊急調(diào)控指令或啟動截止閥封閉進氣通道的同時，相 同指令也送至伺服機構(gòu)的觸發(fā)端指令風門關(guān)閉。
[0009] 以上的輔助配套設施和方法進一步保證了上述主體技術(shù)手段執(zhí)行的效果和力度。
[0010] 本發(fā)明的有益效果是：通過車廂進風通道中的可調(diào)流量的保護閥的設置，當空氣 需要調(diào)節(jié)時，在調(diào)控電路作用下通過比例電磁閥實現(xiàn)調(diào)整氣源壓力達到調(diào)整新風量達到 XFt和空調(diào)主機的內(nèi)循環(huán)風量實現(xiàn)NFt的設定，同時對排風口的風門的大小進行調(diào)節(jié)，使排 風口的風門大小與XFt相匹配；當緊急狀態(tài)發(fā)生需要可調(diào)流量的保護閥實現(xiàn)快速關(guān)斷時， (PU發(fā)出直接關(guān)斷指令不經(jīng)過比較電路使截斷閥直接打開，膜片式氣缸直接與氣源連通，柱 面閥板快速與閥口配合實現(xiàn)進氣口關(guān)斷，CPU發(fā)出直接關(guān)斷指令的同時發(fā)出排風口風門關(guān) 閉，使失壓狀態(tài)不能從排氣口產(chǎn)生對車廂產(chǎn)生影響；整個調(diào)整的過程和依據(jù)均來自于經(jīng)驗 數(shù)據(jù)表，所以本方法的借助以上步驟實現(xiàn)了最高效率和最舒適的溫度、壓力狀態(tài)的及時調(diào) 整。
[0011] 下面結(jié)合附圖和實施例中對本發(fā)明進一步技術(shù)手段的補充，進一步說明進本發(fā)明 的效果是如何實現(xiàn)的。
【附圖說明】
[0012] 圖1是本發(fā)明空調(diào)系統(tǒng)智能化管控方法配套的邏輯框圖。
[0013] 圖2是只讀存儲器中經(jīng)驗數(shù)據(jù)的溫差進風比例（Mt)表的具體結(jié)構(gòu)。
[0014] 在附圖中：1是膜片式氣缸，2是柱面閥板，3是閥口。
【具體實施方式】
[0015] 本發(fā)明的方法在具體執(zhí)行之前，應當首先在只讀存儲器中裝入標準的列車運行中 需要參考的經(jīng)驗數(shù)據(jù)表。參見圖2,這是一個標準車廂溫度下，對于不同的外溫條件下管理 程序應當選定的、對于比例電磁閥的調(diào)控PWM波的占空比最佳數(shù)據(jù)值，是根據(jù)具體的試驗 中調(diào)整確定的。當車廂外的溫度與車廂內(nèi)的標準溫度相差越大，進風越少；相反，溫度差越 小則進風越大。在此數(shù)據(jù)指令下，調(diào)整可調(diào)流量的保護閥使進風量控制在最佳比例。只讀 存儲器中還有壓力變化率數(shù)據(jù)，當瞬間的壓力變化超過一定數(shù)值時，可調(diào)流量的保護閥直 接關(guān)閉，保證車廂內(nèi)壓力的平穩(wěn)。此外，只讀存儲器中還存儲有廂內(nèi)空氣在不同室溫下的參 數(shù)的標準值范圍。如相對濕度，氧氣含量、粉塵濃度等的室內(nèi)標準范圍。以供在調(diào)整空氣質(zhì) 量調(diào)控設備，啟動或關(guān)閉相關(guān)設備時作比對參考，使廂內(nèi)空氣總保持在一定的管控水平且 節(jié)省能源。
[0016] 參看附圖1，本發(fā)明是基于智能化管控系統(tǒng)實現(xiàn)的，該智能化管控系統(tǒng)包括車廂內(nèi) 外空氣參數(shù)采集模塊、廂內(nèi)氣體樣本采集模塊、空氣質(zhì)量調(diào)控設備、可調(diào)流量的保護閥等。
[0017] 車廂內(nèi)外空氣參數(shù)采集模塊包括溫度傳感器、壓力傳感器、進氣壓力和溫度采集 模塊和排氣壓力和溫度采集模塊。通過以上各傳感器及模塊對車廂內(nèi)外的壓力、溫度等數(shù) 據(jù)進行監(jiān)控以為可調(diào)流量的保護閥、排風閥等的調(diào)節(jié)提供基礎數(shù)據(jù)。
[0018] 在車廂的內(nèi)部設有空氣的濕度、氧氣含量和PM2. 5等含量采集的廂內(nèi)氣體樣本采 集模塊，同時配套設置有包括濕度、氧含量和PM2. 5含量的氣體綜合分析儀。經(jīng)過氣體綜合 分析儀的分析，車廂內(nèi)的空氣質(zhì)量由空氣質(zhì)量調(diào)控設備來進行調(diào)節(jié)?？諝赓|(zhì)量調(diào)控設備包 括空調(diào)主機、引風機、氧氣發(fā)生器、霧化器、PM2. 5過濾裝置、加濕機、負氧離子發(fā)生器、靜電 離子除塵器等，配套的數(shù)控伺服機構(gòu)為電子開關(guān)。空氣質(zhì)量參數(shù)的調(diào)控設備中的加濕機、負 氧離子發(fā)生器、靜電離子除塵器設置在內(nèi)循環(huán)通道中，啟動、轉(zhuǎn)換以CPU發(fā)出的指令為準。 空調(diào)主機對車廂內(nèi)的空氣進行內(nèi)循環(huán)，以將從進風口進來的新風調(diào)節(jié)成設定值。
[0019] 空氣質(zhì)量調(diào)