轨道车辆及其空调舒适性控制方法与流程

1.本发明属于轨道车辆空调控制技术领域，尤其涉及一种轨道车辆及其空调舒适性控制方法。


背景技术：

2.地铁车辆具有客流变化大、开关门频繁、空调负荷变化快的特点，且不同时间段、不同季节，乘客着装和舒适性感受不同。而国内城市地铁车辆空调系统一般根据空气温度、湿度进行控制，控制参数比较单一，控制逻辑也比较简单，存在空调控制的匹配性与跟随性较差，不智能，影响乘客乘坐的舒适性。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种轨道车辆及其空调舒适性控制方法，以解决现有空调控制技术中控制参数单一、控制逻辑简单导致匹配性与跟随性较差，进而影响乘坐舒适性的问题。
4.本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种轨道车辆空调舒适性控制方法，所述控制方法根据不同时间场景对空调进行控制，具体控制包括：
5.车门打开时，关闭空调新风且保持制冷级别不变；车门关闭后，打开空调新风，恢复空调的自动运行模式；
6.在早高峰和晚高峰期间，控制新风量为额定新风量；在中午时段，根据每节车厢的载客量控制新风量和送风量，所述中午时段是指11～14时。
7.进一步地，根据每节车厢的载客量控制新风量和送风量的具体实现过程包括：
8.当载客量≤额定载客量的25％时，控制新风阀的开度为1/4，废排风阀的开度为1/4，新风量为额定新风量的25％，送风量为额定送风量的60％；
9.当额定载客量的25％＜载客量≤额定载客量的50％时，控制新风阀的开度为2/4，废排风阀的开度为2/4，新风量为额定新风量的50％，送风量为额定送风量的80％；
10.当额定载客量的50％＜载客量≤额定载客量的75％时，控制新风阀的开度为3/4，废排风阀的开度为3/4，新风量为额定新风量的75％，送风量为额定送风量的90％；
11.当额定载客量的75％＜载客量≤额定载客量时，控制新风阀的开度为额定全开，废排风阀的开度为额定全开，新风量为额定新风量，送风量为额定送风量；
12.当额定载客量＜载客量时，控制新风阀的开度为超员全开，废排风阀的开度为超员全开，新风量为超额新风量，送风量为超额送风量。
13.进一步地，在6～9月份，将空调目标温度调整为t0+0.5℃；在11月～次年1月份，将空调目标温度调整为t0－1℃，其中，t0为原有的空调目标温度。
14.进一步地，在梅雨季节，在空调原有运行模式上增加低负荷除湿模式，所述低负荷除湿模式包括根据车厢内的相对湿度对空调进行控制，具体控制过程包括：
15.当车厢内的相对湿度大于第一湿度阈值且持续时间大于第一时间阈值时，将空调
目标温度调整为t0－1℃，且关闭新风阀和废排风阀；其中，t0为原有的空调目标温度；
16.当车厢内的相对湿度小于第二湿度阈值且持续时间大于第二时间阈值时，新风阀和废排风阀恢复到正常开度；
17.其中，目标相对湿度＞第一湿度阈值＞第二湿度阈值，第一时间阈值＜第二时间阈值。
18.优选地，所述目标相对湿度为70％以下，所述第一湿度阈值为65％，所述第二湿度阈值为55％，所述第一时间阈值为1分钟，所述第二时间阈值为5分钟。
19.进一步地，所述低负荷除湿模式还包括根据车厢内的二氧化碳浓度对空调进行控制，具体控制过程包括：
20.当车厢内的二氧化碳浓度大于第一浓度阈值且持续时间大于第三时间阈值时，控制新风阀和废排风阀的档位增加一档；
21.当车厢内的二氧化碳浓度大于第二浓度阈值且持续时间大于第三时间阈值时，控制新风阀和废排风阀全开；
22.当车厢内的二氧化碳浓度小于第三浓度阈值且持续时间大于第四时间阈值时，新风阀和废排风阀恢复到正常开度；
23.其中，所述第三浓度阈值＜第二浓度阈值＜第一浓度阈值，第三时间阈值＜第四时间阈值＜第一时间阈值。
24.优选地，所述第一浓度阈值为2450ppm，所述第二浓度阈值为3000ppm，所述第三浓度阈值为1500ppm，所述第三时间阈值为10秒，所述第四时间阈值为30秒。
25.基于同一构思，本发明还提供了一种轨道车辆，在所述轨道车辆的每节车厢设有空调系统，利用如上所述轨道车辆空调舒适性控制方法对所述空调系统进行控制。
26.有益效果
27.与现有技术相比，本发明的优点在于：
28.本发明根据不同的时间场景对空调进行精确控制，丰富了空调控制参数和控制维度，使空调控制与时间场景更加匹配，具有更好的时间跟随性，提高了乘客的舒适性。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1是本发明实施例中轨道车辆空调舒适性控制方法流程图；
31.图2是本发明实施例中不同时刻各部分负荷量；
32.图3是本发明实施例中不同时刻各部分负荷占比。
具体实施方式
33.下面结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.下面以具体地实施例对本技术的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
35.如图1所示，本实施例所提供的一种轨道车辆空调舒适性控制方法，该控制方法根据不同时间场景对空调进行控制，不同时间场景下的空调控制包括：
36.(1)开关门期间的空调控制
37.车厢门打开时，外界新风通过车厢门进入车厢内，因此，在车门打开时，关闭空调新风且保持制冷级别不变，在节约能源的同时使新进入车厢的乘客感觉凉爽，提高了乘客的舒适性；车门关闭后，打开空调新风，恢复空调的自动运行模式。
38.(2)每天不同时段的空调控制
39.对于每天的不同时段，空调系统的能耗组成存在差异。图2示出了每天不同时刻各部分的负荷量，图3示出了每天不同时刻各部分的负荷占比，由图2和3可知，早高峰和晚高峰期间，人员负荷比较大，新风负荷比较小，此时控制新风量为最大新风量或额定新风量，提升乘客的舒适性；中午时段，新风负荷、太阳辐射负荷(或围护结构及太阳辐射负荷)比较大，此时根据每节车厢的载客量来控制新风量和送风量，在满足乘客舒适性的同时节约空调能耗。
40.本实施例中，早高峰为7～9时，晚高峰为17～19时。对于不同城市，早晚高峰时间可以适应调整，例如高峰为7～9时，晚高峰为17～20时。中午时段对应太阳辐射负荷最大的情况，由图2和3可知，在11～14时，太阳辐射负荷最大，因此本实施例中的中午时段是指11～14时。
41.根据每节车厢的载客量控制新风量和送风量的具体实现过程包括：
42.当载客量≤额定载客量的25％时，控制新风阀的开度为1/4，废排风阀的开度为1/4，新风量为额定新风量的25％，送风量为额定送风量的60％；
43.当额定载客量的25％＜载客量≤额定载客量的50％时，控制新风阀的开度为2/4，废排风阀的开度为2/4，新风量为额定新风量的50％，送风量为额定送风量的80％；
44.当额定载客量的50％＜载客量≤额定载客量的75％时，控制新风阀的开度为3/4，废排风阀的开度为3/4，新风量为额定新风量的75％，送风量为额定送风量的90％；
45.当额定载客量的75％＜载客量≤额定载客量时，控制新风阀的开度为额定全开，废排风阀的开度为额定全开，新风量为额定新风量，送风量为额定送风量；
46.当额定载客量＜载客量时，控制新风阀的开度为超员全开，废排风阀的开度为超员全开，新风量为超额新风量，送风量为超额送风量。
47.额定全开是指设计上的最大开度，超员全开是指比额定全开更大的开度，本实施例中，超员全开为额定全开的120％。额定载客量、额定新风量以及额定送风量均是指设计上的最大量，超额新风量是指比额定新风量更大的量，超额送风量是指比额定送风量更大的量，本实施例中，超额新风量为额定新风量的120％，超额送风量为额定送风量的120％。
48.不同车型的额定载客量、额定新风量和额定送风量不同，例如a型车的额定新风量为3200m3/h，b型车的额定新风量为2600m3/h。以额定载客量为240人、额定新风量为3200m3/h、额定送风量为10000m3/h为例，根据每节车厢的载客量控制新风量和送风量具体如表1所示。
49.载客量/人新风阀废排风阀新风量送风量
aw0(0～60)1/4开度1/4开度800 m3/h6000m3/haw1(61～120)2/4开度2/4开度1600m3/h8000m3/haw2(121～180)3/4开度3/4开度2400m3/h9000m3/haw3(181～240)额定全开额定全开3200m3/h10000m3/haw4(＞240)超员全开超员全开3840m3/h12000m3/h
50.(3)不同季节的空调控制
51.对于不同季节，乘客的着装热阻系数存在差异。夏季，乘客的着装热阻系数一般为0.2～0.5之间，而冬季，乘客的着装热阻系数一般为1～1.5之间，因此若全年采用同一空调目标温度，无法保证乘客在不同季节的乘车舒适性。
52.本发明以不同季节乘客的着装热阻系数为理论依据，对空调目标温度进行修正。本实施例中，在夏季，将空调目标温度调整为t0+0.5℃；在冬季，将空调目标温度调整为t0－1℃，其中，t0为原有的空调目标温度。夏季是指6～9月份，冬季是指11月～次年1月份。
53.(4)梅雨季节的空调控制
54.在春夏之交的梅雨季节，可能会出现温度适宜，人员负荷不大，但相对湿度特别大，空气中的含湿量也特别大，容易出现乘客全身黏糊，感觉潮湿、烦闷、不出汗等不舒适的情况，因此本发明在空调原有运行模式上增加低负荷除湿模式，通过低负荷除湿模式将客室空气相对湿度调整到目标相对湿度以下，提高乘客的舒适性。本实施例中，空调原有运行模式为制热模式或制冷模式，梅雨季节是指4～5月份。
55.本实施例中，低负荷除湿模式包括根据车厢内的相对湿度对空调控制、以及根据车厢内的二氧化碳浓度对空调控制。根据车厢内的相对湿度对空调的控制具体包括：
56.当车厢内的相对湿度大于第一湿度阈值且持续时间大于第一时间阈值时，进入低负荷除湿模式，将空调目标温度调整为t0－1℃，且关闭新风阀和废排风阀，减少湿热空气进入车内；
57.当车厢内的相对湿度小于第二湿度阈值且持续时间大于第二时间阈值时，退出低负荷除湿模式，新风阀和废排风阀恢复到正常开度。
58.目标相对湿度＞第一湿度阈值＞第二湿度阈值，第一时间阈值＜第二时间阈值。本实施例中，目标相对湿度为70％以下，第一湿度阈值为65％，第二湿度阈值为55％，第一时间阈值为1分钟，第二时间阈值为5分钟。
59.根据车厢内的二氧化碳浓度对空调的控制，具体包括：
60.当车厢内的二氧化碳浓度大于第一浓度阈值且持续时间大于第三时间阈值时，进入低负荷除湿模式，控制新风阀和废排风阀的档位在当前档位基础上增加一档，新风阀和废排风阀同步调节；
61.当车厢内的二氧化碳浓度大于第二浓度阈值且持续时间大于第三时间阈值时，控制新风阀和废排风阀全开；
62.当车厢内的二氧化碳浓度小于第三浓度阈值且持续时间大于第四时间阈值时，退出低负荷除湿模式，新风阀和废排风阀恢复到正常开度；
63.第三浓度阈值＜第二浓度阈值＜第一浓度阈值，第三时间阈值＜第四时间阈值＜第一时间阈值。本实施例中，第一浓度阈值为2450ppm，第二浓度阈值为3000ppm，第三浓度阈值为1500ppm，第三时间阈值为10秒，第四时间阈值为30秒。
64.以上所揭露的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种轨道车辆空调舒适性控制方法，其特征在于，所述控制方法根据不同时间场景对空调进行控制，具体控制包括：车门打开时，关闭空调新风且保持制冷级别不变；车门关闭后，打开空调新风，恢复空调的自动运行模式；在早高峰和晚高峰期间，控制新风量为额定新风量；在中午时段，根据每节车厢的载客量控制新风量和送风量，所述中午时段是指11～14时。2.根据权利要求1所述的轨道车辆空调舒适性控制方法，其特征在于，根据每节车厢的载客量控制新风量和送风量的具体实现过程包括：当载客量≤额定载客量的25％时，控制新风阀的开度为1/4，废排风阀的开度为1/4，新风量为额定新风量的25％，送风量为额定送风量的60％；当额定载客量的25％＜载客量≤额定载客量的50％时，控制新风阀的开度为2/4，废排风阀的开度为2/4，新风量为额定新风量的50％，送风量为额定送风量的80％；当额定载客量的50％＜载客量≤额定载客量的75％时，控制新风阀的开度为3/4，废排风阀的开度为3/4，新风量为额定新风量的75％，送风量为额定送风量的90％；当额定载客量的75％＜载客量≤额定载客量时，控制新风阀的开度为额定全开，废排风阀的开度为额定全开，新风量为额定新风量，送风量为额定送风量；当额定载客量＜载客量时，控制新风阀的开度为超员全开，废排风阀的开度为超员全开，新风量为超额新风量，送风量为超额送风量。3.根据权利要求1所述的轨道车辆空调舒适性控制方法，其特征在于，在6～9月份，将空调目标温度调整为t0+0.5℃；在11月～次年1月份，将空调目标温度调整为t0－1℃，其中，t0为原有的空调目标温度。4.根据权利要求1～3中任一项所述的轨道车辆空调舒适性控制方法，其特征在于，在梅雨季节，在空调原有运行模式上增加低负荷除湿模式，所述低负荷除湿模式包括根据车厢内的相对湿度对空调进行控制，具体控制过程包括：当车厢内的相对湿度大于第一湿度阈值且持续时间大于第一时间阈值时，将空调目标温度调整为t0－1℃，且关闭新风阀和废排风阀；其中，t0为原有的空调目标温度；当车厢内的相对湿度小于第二湿度阈值且持续时间大于第二时间阈值时，新风阀和废排风阀恢复到正常开度；其中，目标相对湿度＞第一湿度阈值＞第二湿度阈值，第一时间阈值＜第二时间阈值。5.根据权利要求4所述的轨道车辆空调舒适性控制方法，其特征在于，所述目标相对湿度为70％以下，所述第一湿度阈值为65％，所述第二湿度阈值为55％，所述第一时间阈值为1分钟，所述第二时间阈值为5分钟。6.根据权利要求4所述的轨道车辆空调舒适性控制方法，其特征在于，所述低负荷除湿模式还包括根据车厢内的二氧化碳浓度对空调进行控制，具体控制过程包括：当车厢内的二氧化碳浓度大于第一浓度阈值且持续时间大于第三时间阈值时，控制新风阀和废排风阀的档位增加一档；当车厢内的二氧化碳浓度大于第二浓度阈值且持续时间大于第三时间阈值时，控制新风阀和废排风阀全开；当车厢内的二氧化碳浓度小于第三浓度阈值且持续时间大于第四时间阈值时，新风阀
和废排风阀恢复到正常开度；其中，所述第三浓度阈值＜第二浓度阈值＜第一浓度阈值，第三时间阈值＜第四时间阈值＜第一时间阈值。7.根据权利要求6所述的轨道车辆空调舒适性控制方法，其特征在于，所述第一浓度阈值为2450ppm，所述第二浓度阈值为3000ppm，所述第三浓度阈值为1500ppm，所述第三时间阈值为10秒，所述第四时间阈值为30秒。8.一种轨道车辆，在所述轨道车辆的每节车厢设有空调系统，其特征在于，利用如权利要求1～7中任一项所述轨道车辆空调舒适性控制方法对所述空调系统进行控制。

技术总结
本发明公开了一种轨道车辆及其空调舒适性控制方法，该控制方法根据不同时间场景对空调进行控制，具体包括：车门打开时，关闭空调新风且保持制冷级别不变；车门关闭后，打开空调新风，恢复空调的自动运行模式；在早高峰和晚高峰期间，控制新风量为额定新风量；在中午时段，根据每节车厢的载客量控制新风量和送风量；在不同季节，根据乘客着装热阻系数对空调目标温度进行修正；梅雨季节，在空调原有运行模式上增加低负荷除湿模式，通过低负荷除湿模式将客室空气相对湿度调整到目标相对湿度以下。本发明根据不同的时间场景对空调进行精确控制，提高了乘客的舒适性。提高了乘客的舒适性。提高了乘客的舒适性。


技术研发人员：龚小聪 彭有根 郑玄 黄馨文 林东阳 李跃中 肖云华 李行 易柯
受保护的技术使用者：中车株洲电力机车有限公司
技术研发日：2023.08.16
技术公布日：2023/9/22