CN105292156B - 胶轮低地板智能轨道列车的空调系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种胶轮低地板智能轨道列车的空调系统及控制方法，该系统包括：两套以上的空调机组，数量与车厢数量保持一致，即每节车厢设置一个独立的空调机组；两套操纵面板，分别布置于车头和车尾的驾驶室仪表台上，均能独立控制全车的所有空调机组；两套操纵面板之间具备互锁功能。该方法为：当全车温度需要进行调节时，通过操作两个车头中任意一个的空调操纵面板上的触控开关将制冷或制热请求以CAN报文的形式发出，由列车的整车控制器根据空调操纵面板发出的制冷或制热请求，对空调的负荷百分比进行控制和分配，进而控制空调压缩机的工作负荷。本发明具有结构简单紧凑、操作简便、安全性高等优点。

Description

胶轮低地板智能轨道列车的空调系统及控制方法

技术领域

本发明主要涉及到城市公共交通设备领域，特指一种适用于胶轮低地板智能轨道列车的空调系统及控制方法。

背景技术

城市轨道交通是指具有连续导向能力的专线公共交通系统，其特点表现为拥有特定轨道，车辆沿轨道运行。常见的城市轨道交通有地铁、轻轨、有轨电车等。其中，地铁、轻轨大都建造于地下或者高架桥上，通过使用闭塞模式实现其在轨道专线中自由运行，它们虽然运输力强大，但前期基础设施及车辆购置成本较大，使得其在中小城市不能广泛应用。有轨电车则需要专门的电力系统和轨道配合设计，无论是设计建设成本或者维护成本相对较大、且易受制于运行环境。

除了上述轨道交通之外，其它的公共交通系统常见的有传统公交车、铰接式汽车列车。传统公交车成本低、行驶灵活，当前方有障碍物时，能够很方便的躲开障碍物继续行驶，当车辆发生故障时，可以靠边，不会影响其他车辆行驶。但传统公交车运力少，通常会通过铰接多节车厢来组成汽车列车增加运力。在中小城市中发展汽车列车替代传统的公交车，在保证汽车列车通过性和转向性能等安全因素条件下，其不仅能够提高运输能力而且能降低运输成本30%左右。

双向行驶自导向城市列车是一种具有全轴转向功能的、以动力电池作为主要驱动力的新能源车型，其完全纯电动运行，绿色环保无污染，又具有双车头，可以实现双向行驶。较常规公交客车，双向行驶自导向城市列车以其类似地铁的造型、双向行驶功能等特点，环保节能、运量更大等优势成为车企研发的重点新能源产品。为了给整车创造一个舒适的驾驶和乘坐环境，在开发和研制整车的同时，必然也要对与之配套的空调系统进行开发研制。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单紧凑、操作简便、安全性高的胶轮低地板智能轨道列车的空调系统及控制方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种胶轮低地板智能轨道列车的空调系统，其包括：

两套以上的空调机组，数量与车厢数量保持一致，即每节车厢设置一个独立的空调机组；

两套操纵面板，分别布置于车头和车尾的驾驶室仪表台上，均能独立控制全车的所有空调机组；两套操纵面板之间具备互锁功能。

作为本发明的进一步改进：所述空调机组安装于车厢的顶部，具有独立的制冷和制热单元和CAN通讯单元，通过CAN通讯单元与列车的整车控制器相连。

作为本发明的进一步改进：每个所述操纵面板上设置触控开关总电源按钮和继电器，当触控开关总电源按钮按下后，继电器断开使对应的操纵面板处于上电唤醒状态，另一个操纵面板处于唤醒断状态。

作为本发明的进一步改进：每套所述空调机组分别具有独立的空调控制器，均安装在空调机组的内部；所述空调控制器用来实现温度、模式及风挡调节、A/C和内外循环功能。

作为本发明的进一步改进：所述空调控制器用来与列车上整车控制器进行通讯，传送制冷、制热需求信息给整车控制器，所述整车控制器根据接收到的上述信息控制空调系统的工作。

作为本发明的进一步改进：所述列车车头和车尾的驾驶区分别装有独立的整车控制器，两套整车控制器通过控制电磁离合器的闭合与断开，分别实现对空调机组中制冷单元和制热单元的控制。

作为本发明的进一步改进：所述空调系统还包括两套高压开关箱和一个独立电池主控盒，两套高压开关箱用来实现分别为首尾两个车厢空调提供配电电源，一个独立电池主控盒布置于中间车厢车顶，用来为中间车厢空调机组提供电源，同时可以实时检测电池的电量，获得电池荷电状态SOC值。

作为本发明的进一步改进：所述操纵面板均采用数字化操纵面板。

本发明进一步提供基于上述任意一种空调系统的控制方法，为，当全车温度需要进行调节时，通过操作两个车头中任意一个的空调操纵面板上的触控开关将制冷或制热请求以CAN报文的形式发出，由列车的整车控制器根据空调操纵面板发出的制冷或制热请求，对空调的负荷百分比进行控制和分配，进而控制空调压缩机的工作负荷。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的胶轮低地板智能轨道列车的空调系统，可以实现通过双向行驶自导向城市列车双侧车头任一端的触控式样空调操纵面板实现对全车多套空调机组的控制。

2、本发明的胶轮低地板智能轨道列车的空调系统，过配电原理实现对首尾车头的空调操纵面板的互锁，保障了空调系统在任一时间段只能由司机在某一车头单独进行操作，进而保障了行车安全。

3、本发明的胶轮低地板智能轨道列车的空调系统，通过利用整车控制器、空调控制器实现对车厢的制热和制冷需求，使车厢温度始终保持在26度左右，达到了双向行驶自导向城市列车整车舒适性的要求。

附图说明

图1是本发明在具体应用实例中的结构原理示意图。

图2是本发明在具体应用实例中互锁结构的原理示意图。

图例说明：

1、空调机组；2、操纵面板。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

双向行驶无轨列车（如：胶轮低地板智能轨道列车），整个车身长达35米，整车可以分为多节车厢（如三节）、两个车头，整个车辆可实现双向行驶。因为两个车头用来实现双向行驶，因而含两个操纵室、两套空调操纵面板。以三节车厢为例，全车装配三套独立空调机组。由于整车长度过长，因此传统的空调系统无法保证全车舒适性及节能，且为确保正常行车的安全，双车头的空调控制面板均需要显示全车各车厢温度等信息；当选用其中一个车头驾驶时，另外一个车头的空调面板需要进入上电锁止状态。

如图1所示，本发明的胶轮低地板智能轨道列车的空调系统，包括：

两套以上的空调机组1，数量与车厢数量保持一致，即每节车厢设置一个独立的空调机组1。空调机组1安装于车厢的顶部，可以实现独立控制，具有独立的制冷和制热单元，具备独立的CAN通讯功能；

两套操纵面板2，分别布置于车头和车尾的驾驶室仪表台上，均可以独立控制全车的所有空调机组1；两套操纵面板2之间具备互锁功能，即其中一个驾驶室内空调操纵面板2处于工作时，另外一个驾驶室内空调操纵面板为锁定状态，不可同时进行空调操作。

在本实施例中，如图2所示的上电互锁逻辑原理示意图，当触控开关总电源按钮K1按下后继电器KM1断开，空调操纵面板2（A）上电唤醒，空调操纵面板2（B）唤醒断开。同理，当触控开关总电源按钮K2按下后继电器KM2断开，空调操纵面板2（B）上电唤醒，空调操纵面板2（A）唤醒断开。也就是说，当司机在一端车头对操纵面板2进行操作时，通过配电电路中的继电器断开实现另一端的空调操纵面板2无法操纵，从而实现互锁，保障了行车的安全性。

进一步，作为优化的实施例中，本实例中每套空调机组1分别具有独立的空调控制器，均安装在空调机组1的内部。该空调控制器用来实现温度、模式及风挡调节、A/C和内外循环等功能。在本实例中，在空调机组1中空调管路总成的通风道内设置有调节进风量的风门，空调控制器通过改变风门的开度来实现对温度的自动调节。

进一步，作为优化的实施例中，空调控制器还用来与列车上整车控制器进行通讯，传送制冷、制热需求等信息给整车控制器，整车控制器根据接收到的上述信息控制空调系统的工作。

进一步，作为优化的实施例中，双向行驶自导向城市列车的双侧驾驶区分别装有独立的整车控制器。两套整车控制器可以通过控制电磁离合器的闭合与断开，分别实现对空调制冷单元和制热单元的控制。

在具体应用实例中，空调机组1中包含制冷和制热单元。其中，制冷单元主要包括压缩机、冷凝器、蒸发器，压缩机、冷凝器和蒸发器依次连接形成环路，压缩机具有电磁离合器，用于实现空调制冷。制热单元则主要包括PTC加热器，用于实现空调制热。

进一步，作为优化的实施例中，本发明的空调系统包括两套高压开关箱和一个独立电池主控盒，两套高压开关箱可以实现分别为首尾两个车厢空调提供配电电源，一个独立电池主控盒布置于中间车厢车顶，可为中间车厢空调机组提供电源，同时可以实时检测电池的电量，获得电池荷电状态SOC值。

本实施例中，操纵面板2均采用数字化操纵面板。与传统操纵面板不同，该数字化操纵面板为触控式操纵面板，既作为全车温度信息显示窗口，也是全车空调系统的控制单元。操纵面板2的触控显示屏以及触控开关均以CAN总线形式实现空调与整车控制器的通讯。

本发明进一步提供一种基于上述空调系统的控制方法，为：当全车温度需要进行调节时，通过操作两个车头中任意一个的空调操纵面板2上的触控开关将制冷或制热请求以CAN报文的形式发出，由列车的整车控制器根据空调操纵面板2发出的制冷或制热请求，对空调的负荷百分比进行控制和分配，进而控制空调压缩机的工作负荷。例如，当整车控制器发送负荷百分比为30%时，电空调压缩机工作负荷（工作频率）仅为最大输出的30%。

在一个具体应用实例中，控制方法控制策略如下：

S1：当关闭整车钥匙开关电源时，整车控制器发送负荷百分比为0%，空调机组1中空调压缩机工作负荷（工作频率）为最大输出的0%。

S2：当车厢温度低于车厢最舒适温度值（26℃）时，整车控制器发送负荷百分比为0%，空调机组1中空调压缩机工作负荷（工作频率）仅为最大输出的0%。

S3：当车厢温度低于车厢20℃阀值时，若车辆处于线网充电模式，则空调负荷百分比设定为100%； 若车辆处于非充电模式：

SOC>50%, 空调负荷百分比设定为100%；

SOC>45%, 空调负荷百分比设定为90%～100%；

此时，位于相应车头的整车控制器发送命令给两侧车厢安装的高压开关箱和位于中间车厢的电池主控盒，使得两侧高压开关箱内部的高压继电器吸合，同时电池主控盒内部的高压继电器也吸合（该高压继电器为控制PTC加热器的继电器）。高压继电器吸合后，可以使车顶动力电池的电源通过高压开关箱和电池主控盒内部的配电电路，将高压电输送给三套空调系统的PTC加热器，从而使得三套PTC加热器开始制热，此时，空调机组内部的自动空调控制器可以分别控制鼓风机运转，将PTC加热器产生的热风吹送到全车厢内部；综上，车内温度较低时，通过操纵任意车头的空调操纵面板均可实现对全车三套空调系统的控制，进而实现空调制热，使车厢温度达到最适宜的乘坐温度，保障双向行驶自导向城市列车的舒适性。

当SOC<45%时，空调负荷百分比设定为0%；

S4：当车厢温度高于车厢最舒适温度值（26℃）时，

若车辆处于线网充电模式，则空调负荷百分比设定为100%；

若车辆处于非充电模式：

当SOC>50%时, 空调负荷百分比设定为100%；

当 SOC>45%时, 空调负荷百分比设定为90%～100%；

此时，位于相应车头整车控制器可以控制连接三套独立空调压缩机的电磁离合器闭合，具有电磁离合器的压缩机即开始运转，制冷剂在冷凝器、蒸发器、压缩机和管路总成形成的制冷环路中进行循环，经过蒸发器时，冷却周围空气，达到全车制冷的效果。

当SOC<45%时，空调负荷百分比设定为0%；

当空调负荷百分比设定为0%时，仅允许空调通风，而不制冷。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。例如说，本发明还能够适用于其他类型的多轴汽车列车，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种胶轮低地板智能轨道列车的空调系统，其特征在于，包括：

两套以上的空调机组，数量与车厢数量保持一致，即每节车厢设置一个独立的空调机组；

两套操纵面板，分别布置于车头和车尾的驾驶室仪表台上，均能独立控制全车的所有空调机组；两套操纵面板之间具备互锁功能；

每套所述空调机组分别具有独立的空调控制器，所述空调控制器用来与列车上整车控制器进行通讯，所述整车控制器包括两套，分别独立安装于列车车头和车尾的驾驶区，两套整车控制器通过控制电磁离合器的闭合与断开，分别实现对空调机组中制冷单元和制热单元的控制。

2.根据权利要求1所述的胶轮低地板智能轨道列车的空调系统，其特征在于，所述空调机组安装于车厢的顶部，具有独立的制冷和制热单元和CAN通讯单元，通过CAN通讯单元与列车的整车控制器相连。

3.根据权利要求1所述的胶轮低地板智能轨道列车的空调系统，其特征在于，每个所述操纵面板上设置触控开关总电源按钮和继电器，当触控开关总电源按钮按下后，继电器断开使对应的操纵面板处于上电唤醒状态，另一个操纵面板处于唤醒断开状态。

4.根据权利要求1或2或3所述的胶轮低地板智能轨道列车的空调系统，其特征在于，所述空调系统还包括两套高压开关箱和一个独立电池主控盒，两套高压开关箱用来实现分别为首尾两个车厢空调提供配电电源，一个独立电池主控盒布置于中间车厢车顶，用来为中间车厢空调机组提供电源，同时可以实时检测电池的电量，获得电池荷电状态SOC值。

5.根据权利要求1或2或3所述的胶轮低地板智能轨道列车的空调系统，其特征在于，所述操纵面板均采用数字化操纵面板。

6.一种基于上述权利要求1～5中任意一种空调系统的控制方法，其特征在于，当全车温度需要进行调节时，通过操作两个车头中任意一个的空调操纵面板上的触控开关将制冷或制热请求以CAN报文的形式发出，由列车的整车控制器根据空调操纵面板发出的制冷或制热请求，对空调的负荷百分比进行控制和分配，进而控制空调压缩机的工作负荷。