CN104260739B - 一种高速动车组换气装置的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高速动车组换气装置的控制方法，将车外环境温度至少分成低、高二个温度区间；当车外环境温度在所述低温度区间内时，根据车辆运行速度控制换气装置的风机运转频率，当车辆运行速度大于或等于设定值时，控制所述换气装置的风机以高速运转频率运转，当车辆运行速度小于设定值时，降低所述换气装置风机的运转频率；当车外环境温度在所述高温度区间内时，控制所述换气装置的风机以低于所述高速运转频率的一个恒定频率运转。本发明根据车速和车外温度对换气装置进行控制，可以降低车辆低速运行时的噪音及在高温环境下运营时空调的新风热负荷。

Description

一种高速动车组换气装置的控制方法

技术领域

本发明涉及一种高速动车组换气装置，特别涉及一种高速动车组换气装置的控制方法，属于轨道车辆控制技术领域。

背景技术

由于高速动车组都是密封结构，为保证车厢内的新风供应和废气排放，在高速动车组上设置有强制为车厢内空气进行换气的换气装置。为了防止车外压力波动传到车内，部分动车组使用供排气一体的连续换气装置。该换气装置主要通过高静压同轴风机实现车厢内进新风排废气和控制车内压力波动功能。换气装置工作时，若风机频率恒定，则换气装置进排风量为固定值。车辆低速运行时换气装置工作时的噪音较大，且高温季节由于新风负荷较大将导致空调制冷效果变差，车厢内温度升高，对车厢内舒适度影响较大。

为了解决车辆低速运行时换气装置噪音大的问题，在专利号为200410058859.4的专利“车辆用换气装置以及空调装置的运转方法”中，使用地点检测和车辆检测来检测车辆接近停车车站的情况，在车辆停止时降低换气装置的运转量或使其停止，以降低车内噪音，同时，由于换气装置运转量降低，空调热负荷减少，控制空调装置的室内送风机、室外送风机、压缩机的转速减半，以进一步降低车辆在进站停车时的噪音。此种控制方法，仅是通过判断是否接近停车车站而控制换气装置和空调装置的运转频率，达到降低车辆低速运行或停车时车内噪音的目的。

另外，在现有技术中，在室外温度较高或较低的情况下，会通过采用全热交换器和新风机对要进入客室内的新风进行预冷或预热，以保证不增加空调器的热负荷。这种方式，结构较为复杂，适用于家用空调和商用空调，不适合用于高速动车组，会大幅增加整车重量，无法满足车辆轻量化的要求，同时也无法精确控制车内的压力波动，无法保证车辆乘坐的舒适度。

发明内容

本发明主要目的在于解决上述问题和不足，提供一种高速动车组换气装置的控制方法，该方法根据车速和车外温度对换气装置进行控制，可以降低车辆低速运行 时的噪音及在高温环境下运营时的空调新风热负荷。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种高速动车组换气装置的控制方法，将车外环境温度至少分成低、高二个温度区间；当车外环境温度在所述低温度区间内时，根据车辆运行速度控制换气装置风机的运转频率，当车辆运行速度大于或等于设定值时，控制所述换气装置的风机以高速运转频率运转，当车辆运行速度小于设定值时，降低所述换气装置风机的运转频率；当车外环境温度在所述高温度区间内时，根据车外环境温度控制所述换气装置风机的运转频率。

进一步，将所述高温度区间再划分为中高、更高两个温度区间，在所述中高温度区间内，控制所述换气装置的风机以第一运转频率运转，在所述更高温度区间内，控制所述换气装置的风机以第二运转频率运转，所述第二运转频率低于第一运转频率，所述第一运转频率和第二运转频率均低于所述高速运转频率。

进一步，所述换气装置的第一运转频率处于所述高速运转频率的75-85％范围内。

进一步，所述换气装置的第二运转频率处于所述高速运转频率的50-60％范围内。

进一步，当车外环境温度在所述低温度区间内且车辆运行速度小于设定值时，控制所述换气装置的风机以低速运转频率运转。

进一步，所述低速运转频率处于所述高速运转频率的75-85％范围内。

进一步，所述车辆运行速度的设定值为160km/h。

进一步，所述低温度区间的范围为T1≤33℃。

进一步，所述中高温度区间的范围为33℃＜T2≤41℃，更高温度区间的范围为T3＞41℃。

进一步，所述换气装置设置有变频器，所述风机为变频风机，所述变频器控制所述风机运转。

综上内容，本发明提供的一种高速动车组换气装置的控制方法，在换气装置正常工作时，根据车外环境温度和车辆速度进行风机频率调整，其中以车外环境温度信号优先控制，车辆速度控制同时进行兼顾，从而合理控制车厢内的进排风量，以降低空调新风热负荷和车辆低速运行时的噪声，保证车辆在高温季节和低速运行时乘坐的舒适性。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

本发明提供了一种高速动车组换气装置的控制方法，根据车辆的运行速度和车外环境温度来进行换气装置运转频率的切换，在降低车辆低速运行时换气装置工作噪音的同时，考虑到降低高温季节空调新风热负荷。当车外环境温度在低温度区间内时，根据车辆运行速度控制换气装置风机的运转频率，当车外环境温度在高温度区间内时，根据车外环境温度控制换气装置风机的运转频率。

高速动车组每节车厢配备有两套空调机组和一套换气装置，空调机组和换气装置均安装于车下。在换气装置内设置高静压同轴风机，可向车厢内送新风和将车厢内的废气排出，同时换气装置还具有控制车内压力波动的功能。换气装置设置有控制单元及变频器，风机采用变频风机，由变频器控制风机运转。车辆设置有速度传感器，用于检测车辆运行速度，速度信号通过车辆硬线传递给换气装置；换气装置上设置有外温传感器，用于检测外界环境温度。换气装置的控制单元接收到速度信号后，通过对比检测到的外界温度信号，进行逻辑判断，再进而控制风机的运转频率。

具体的控制方法如下：

实施例一：

将车外环境温度分成低、中高、更高三个温度区间，其中，低温度区间的范围为T1≤33℃，中高温度区间的范围为33℃＜T2≤41℃，更高温度区间的范围为T3＞41℃。温度区间的划分主要根据车辆运营的地区而定,目前国内地区外界环境温度在33℃以上一般认为是中高温，外界环境温度在41℃以上认为是超高温。

当车外环境温度在低温度区间T1≤33℃时，换气装置无需考虑车外温度变化对空调机组新风热负荷的影响，只根据车辆运行速度控制换气装置的风机运转频率，以达到控制换气装置工作噪音的目的。为了简化控制方法，设置一个车辆运行速度的设定值S，本实施例中，车辆运行速度的设定值S优选采用160km/h。

当车辆运行速度大于或等于设定值S时，即当车辆运行速度大于或等于160km/h时，控制换气装置的风机以高速运转频率运转，高速运转频率为97Hz，对应的换气装置的新风换气量大约为1700m³/h。换气装置在高速运转时，虽然风机的工作噪音较大，但相对于车辆运行时的轮轨噪音、气动噪音等噪音来说还是相对较小的，换 气装置的噪音不会突显出来。

但当车辆进站前、出站时及过隧道和两车交汇时，会适当降低运行速度，运行速度降低后，车辆运行时的轮轨噪音、气动噪音也会有所降低，为了降低换气装置工作时的噪音，而不使换气装置工作时的噪音突显出来，当车辆运行速度小于设定值S时，即车辆运行速度在160km/h以下时，降低换气装置风机的运转频率。本实施例中，优选控制换气装置的风机以低速运转频率运转，低速运转频率为一固定值，经反复实验验证，取该固定值处于高速运转频率的75-85％范围内，优选低速运转频率为高速运转频率的81％，即79Hz，此运转频率对应的换气量大约为1365m³/h，以此低速运转频率运转，换气装置的噪音也随之下降，而且此换气量依然可以保证车厢内对新鲜空气的正常需求，完全不会影响乘坐的舒适性。

当车外环境温度在中高温度区间33℃＜T2≤41℃内时，由于车外温度偏高，温度较高的新鲜空气在换气装置的作用下进入空调机组，增加了空调机组的新风热负荷，此时，控制换气装置的风机以低于高速运转频率的第一运转频率运转，第一运转频率与车辆运行速度无关，第一运转频率为一恒定频率，处于高速运转频率的75-85％范围内，为了简化控制方法，本实施例中，优选，第一运转频率与上述的低速运转频率相同，均为高速运转频率的81％，即79Hz，此时的换气量大约为1365m³/h，此换气量依然可以保证车厢内对新鲜空气的正常需求，完全不会影响乘坐的舒适性。由于换气量的降低，空调机组的新风热负荷不会随着车外环境温度的升高而增加，降低了空调机组能耗。在降低新风换气量的同时，由于风机频率降低，还起到了降低换气装置工作噪音的作用。

当车辆处于极端高温天气环境下，即处于更高温度区间T3＞41℃内，为避免空调机组的新风热负荷再进一步提高，控制换气装置的风机以第二运转频率运转，第二运转频率低于第一运转频率，第二运转频率与车辆运行速度无关，第二运转频率也为一恒定频率，第二运转频率处于高速运转频率的50-60％范围内，优选，第二运转频率与上述的极低速运转频率相同，均为高速运转频率的55％，即53Hz，此时的换气量大约为900m³/h，此换气量依然可以满足车厢内对新鲜空气的最低需求，而且在极端高温环境下，在新风量与车内温度方面，优先考虑车内温度的要求，也能长时间的保证车内舒适度。由于换气量的进一步降低，空调机组的新风热负荷不会随着车外环境温度的升高而有较大的增加，同样不会增加空调机组的能耗。在降低换 气量的同时，也起到了进一步降低换气装置工作噪音的作用。

表1换气装置新风量与热负荷的关系

序号	新风量	外温40℃、相对湿度46％时，新风热负荷(kW)
			1	900m3/h	12.2
2	1365m3/h	16.2

从表1中可以看出，在车外环境温度为40℃的高温工况时，新风量减少大约20％(1365m3/h)，整车负荷降低约4kW，降低约20％新风热负荷；新风量降低大约55％(900m3/h)，整车负荷降低约8kW，降低约40％新风热负荷。

该方法通过降低换气装置的换气量控制空调机组的新风热负荷，不需要额外设置为新风预冷的设备，进而不会增加整车重量，满足车辆轻量化的要求，同时由于换气装置高静压风机的作用，在新风量降低时，车内压力波动不会有明显变化，可以在精确控制车内压力波动的同时，保证车辆乘坐的舒适度。

实施例二：

将车外环境温度分为两个温度区间，分别为低温度区间T1和高温度区间T，其中，低温度区间的范围为T1≤33℃，高温度区间的范围为T＞33℃。

在低温度区间的运行，与实施例一相同，按车辆运行速度控制换气装置的风机的运转频率。

在高温度区间的运行，控制换气装置的风机以低于高速运转频率的第一运转频率运转，第一运转频率为一恒定频率，处于高速运转频率的75-85％范围内，优选，第一运转频率为高速运转频率的81％，即79Hz，此时的换气量大约为1365m³/h。

实施例三：

将车外环境温度分为两个温度区间，分别为低温度区间T1和高温度区间T，其中，低温度区间的范围为T1≤41℃，高温度区间的范围为T＞41℃。

在低温度区间的运行，与实施例一相同，按车辆运行速度控制换气装置的风机的运转频率。

在高温度区间的运行，控制换气装置的风机以低于高速运转频率的第二运转频率运转，第二运转频率为一恒定频率，处于高速运转频率的50-60％范围内，优选，第二运转频率为高速运转频率的55％，即53Hz，此时的换气量大约为900m³/h。

如上所述，结合具体实施方式所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。 但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种高速动车组换气装置的控制方法，其特征在于：将车外环境温度至少分成低、高二个温度区间；当车外环境温度在所述低温度区间内时，根据车辆运行速度控制换气装置风机的运转频率，当车辆运行速度大于或等于设定值时，控制所述换气装置的风机以高速运转频率运转，当车辆运行速度小于设定值时，降低所述换气装置风机的运转频率；当车外环境温度在所述高温度区间内时，根据车外环境温度控制所述换气装置风机的运转频率。

2.根据权利要求1所述的一种高速动车组换气装置的控制方法，其特征在于：将所述高温度区间再划分为中高、更高两个温度区间，在所述中高温度区间内，控制所述换气装置的风机以第一运转频率运转，在所述更高温度区间内，控制所述换气装置的风机以第二运转频率运转，所述第二运转频率低于第一运转频率，所述第一运转频率和第二运转频率均低于所述高速运转频率。

3.根据权利要求2所述的一种高速动车组换气装置的控制方法，其特征在于：所述换气装置的第一运转频率处于所述高速运转频率的75-85％范围内。

4.根据权利要求2所述的一种高速动车组换气装置的控制方法，其特征在于：所述换气装置的第二运转频率处于所述高速运转频率的50-60％范围内。

5.根据权利要求1所述的一种高速动车组换气装置的控制方法，其特征在于：当车外环境温度在所述低温度区间内且车辆运行速度小于设定值时，控制所述换气装置的风机以低速运转频率运转。

6.根据权利要求5所述的一种高速动车组换气装置的控制方法，其特征在于：所述低速运转频率处于所述高速运转频率的75-85％范围内。

7.根据权利要求1所述的一种高速动车组换气装置的控制方法，其特征在于：所述车辆运行速度的设定值为160km/h。

8.根据权利要求1所述的一种高速动车组换气装置的控制方法，其特征在于：所述低温度区间的范围为T1≤33℃。

9.根据权利要求2所述的一种高速动车组换气装置的控制方法，其特征在于：所述低温度区间的范围为T1≤33℃，所述中高温度区间的范围为33℃＜T2≤41℃，更高温度区间的范围为T3＞41℃。

10.根据权利要求1所述的一种高速动车组换气装置的控制方法，其特征在于：所述换气装置设置有变频器，所述风机为变频风机，所述变频器控制所述风机运转。