CN109572735B - 一种轨道车辆空调新风及压力波综合控制方法 - Google Patents

一种轨道车辆空调新风及压力波综合控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种轨道车辆空调新风及压力波综合控制方法，属于轨道车辆空调技术领域。采用的技术方案是：一种轨道车辆空调新风及压力波综合控制方法，空调控制器和与空调控制器连接的新风温度检测组件，在空调机组内设置电磁阀与空调控制器连接，在混合空气腔内设置压力波阀，压力波阀借助设置在空调机组的换气口与电磁阀连接，所述空调控制器还与压力波控制器连接，预设压力波调节优先新风量调节；当压力波控制器检测到车内压力变化率高于设定值时，空调控制器控制压力波阀关闭调节压力波。设计科学合理，硬件系统结构简单、部件简化，在应用中控制容易、逻辑简捷、部件故障率低，为轨道车辆的顺利运行及乘客舒适度提供了有效保障。

Description

一种轨道车辆空调新风及压力波综合控制方法
技术领域
本发明涉及轨道车辆空调技术领域，具体涉及一种轨道车辆空调新风及压力波综合控制方法。
背景技术
轨道车辆上，为提高乘客舒适度，车厢内通常都设有用于调节温度、湿度的空调机组，新风量的调节普遍使用控制器控制新风阀的开启角度来进行调节。
近几年，高速列车迅速发展，列车在高速运行时会产生压力波，尤其是以较高的速度通过隧道或两车会车时，车外的压力将有较大的波动，较大的压力波动将通过换气口（新风口及废排口）传递到车内，容易引起乘客耳鼓膜、耳痛、耳鸣，为解决上述问题，专利号为201020129718.8 的专利公开了一种高速铁路车辆换气装置，其在壳体上设置有新风入口、与空调机组连接的新风出口、废排入口和废排出口，在壳体内设置有新风风机及废排风机，两个风机的运转频率由控制单元独立控制。在换气装置内还设置有用于检测车外压力的压力传感器及检测温度的温度传感器，压力传感器和温度传感器同样与控制单元连接，控制单元根据压力信号和温度信号控制新风风机和废排风机的运转频率，达到调节风量的目的，实现车内压力的控制，提高乘客的舒适度。然而，目前一般空调系统多装有用于调节压力波的新风压力波阀，通过控制器检测压力波动，在压力波大或波动大时，将新风压力波阀关闭来实现压力波的调节。然而，目前车辆内的空调机组新风量调节和压力波调节装置配合应用于高速列车中，但是采用不同的装置进行控制，造成空调系统控制器检测部件多，软件逻辑繁琐，部件故障率大，给列车运行带来了诸多麻烦。
发明内容
为解决现有轨道车辆新风量调节和压力波调节使用不同装置进行控制，检测部件较多，部件故障率大的技术问题，本发明提供一种轨道车辆空调新风及压力波综合控制方法，采用压力波控制器、新风温度检测组件均与空调控制器连接，通过空调控制器内优先级逻辑设定，实现了采用一套系统综合控制新风量和压力波，部件简化、部件故障率降低，更保证了车厢内空气质量，提高了乘客舒适度。
本发明采用的技术方案是：
一种轨道车辆空调新风及压力波综合控制方法，基于综合控制系统，综合控制系统中包括空调控制器和与空调控制器连接的新风温度检测组件，其特征在于，所述综合控制方法是在空调机组内设置电磁阀与空调控制器连接，在混合空气腔内设置压力波阀，所述压力波阀借助设置在空调机组的换气口与电磁阀连接，所述空调控制器还与压力波控制器连接，且空调控制器预设压力波调节优先新风量调节，综合控制方法步骤如下：
A、空调控制器同时采集压力波控制器和新风温度检测组件的信号，当|ADP(t)|≥ P1 或 (|ADP(t)-ADP(t-t1)| ≥ P2，执行步骤B，否则执行步骤C，
其中，|ADP(t)|表示压力波控制器采集的车辆内部与外部平均的压力差值；ADP(t-t1)表示t时刻向前的连续t1时间段内的压力差值数据按大小排列后，前N个数的平均值与后n个数的平均值的差；
B、关闭压力波阀，继续监测压力波控制器的信号数值，分以下两种情况继续调节：
B-1、当|ADP(t)| ＜ P1 且 (|ADP(t)-ADP(t-t1)| ＜ P2，执行步骤C；
B-2、当|ADP(t)| ≥ P1 或 (|ADP(t)-ADP(t-t1)| ≥ P2，继续执行步骤B；
C、新风量调节，空调控制器控制压力波阀至少有一个打开，返回步骤A。
进一步的，所述步骤B-1中当|ADP(t)| ＜ P1 且 (|ADP(t)-ADP(t-t1)|＜ P2，且tB≥T短，再执行步骤C，其中tB表示步骤B关闭压力波阀持续的时间，T短表示设定的步骤B关闭压力波阀持续的最短时间；所述T短范围控制在0.5min≤T短≤2min。
进一步的，所述步骤B-2中当|ADP(t)| ≥ P1 或 (|ADP(t)-ADP(t-t1)| ≥ P2，继续执行步骤B，至tB≥T长时执行步骤C tc时间，再返回步骤B，其中tB表示步骤B关闭压力波阀持续的时间，T长表示设定的步骤B关闭压力波阀持续的最长时间，tc表示执行步骤C的时间，所述T短范围控制在3min≤T长≤7min，0.5min≤tc≤2min。
进一步的，所述P1范围控制在250Pa≤P1≤700Pa；所述P2范围控制在50Pa≤P2≤250Pa。
进一步的，所述检测 (|ADP(t)-ADP(t-t1)| ≥ P2时为分段对比，t时刻向前的连续t1时间段分为z个时间段，相应设定分段对比压力为P2z，执行步骤B的条件为(|ADP(t)-ADP(t-t1-1)| ≥ P2z且(|ADP(t-t1-1)-ADP(t-t1-2)| ≥ P2z且…(|ADP(t-tz-1)-ADP(t-tz)| ≥ P2z。
进一步的，所述步骤C新风量调节借助压力波阀的配合实现分档调节。
进一步的，所述电磁阀包括电磁阀和电磁阀两个2位5通气动电磁阀，并分别与空调控制器连接，所述电磁阀连接压力波阀和压力波阀，电磁阀连接压力波阀和压力波阀，当空调控制器接收压力波控制器信号，执行步骤B时，控制电磁阀和电磁阀位于失电位置，压力波阀、压力波阀、压力波阀和压力波阀均处于关闭状态，实现压力波阻止。
进一步的，所述压力波阀和压力波阀大于压力波阀、压力波阀，当空调控制器检测到新风温度≤-20℃或新风温度＞40℃时，调节至新风1档位，控制电磁阀失电、电磁阀得电，使压力波阀和压力波阀关闭，压力波阀和压力波阀打开；当空调控制器检测到-20℃＜新风温度≤-5℃或新风温度26℃＜新风温度≤40℃时，调节至新风2档位，控制电磁阀得电、电磁阀失电，使压力波阀和压力波阀打开，压力波阀和压力波阀关闭；当空调控制器检测到-5℃＜新风温度≤26℃，调节至新风3档位，控制电磁阀得电、电磁阀得电，使压力波阀、压力波阀、压力波阀和压力波阀打开；所述新风1档位控制新风输入量600-1000m3/h，所述新风2档位控制新风输入量1000-1500m3/h，所述新风3档位控制新风输入量1500-2000m3/h。
进一步的，所述混合空气腔在轨道车辆每车厢车顶空调的左右两侧分别设置，所述压力波阀和压力波阀位于左侧混合空气腔，所述压力波阀和压力波阀（4）位于右侧混合空气腔。
进一步的，所述空调控制器与压力波控制器通过CAN网络线电连接；所述电磁阀和电磁阀与空调控制器分别通过机组连接器电相连。
上述技术方案中，提供一种轨道车辆空调新风及压力波综合控制方法，基于综合控制系统，综合控制系统中包括空调控制器和新风温度检测组件，新风温度检测组件与空调控制器连接，空调控制器位于车辆端部控制柜内。关键设计在于，所述综合控制方法是以空调控制器综合控制压力波和新风量，空调控制器信号输入端与新风温度检测组件连接的同时，还与位于头车的压力波控制器连接；在空调机组内设置电磁阀，电磁阀与空调控制器信号输出端连接；在混合空气腔内设置压力波阀，压力波阀借助设置在空调机组的换气口与电磁阀连接。空调控制器内设定压力波调节优先新风量调节，从而保证在压力波过大时，首先阻挡压力波，而后充入新风调节车内空气质量。综合控制方法具体步骤如下：
A、压力波控制器和新风温度检测组件采集对应信号并传输至空调控制器，空调控制器对信号作如下分析：当|ADP(t)| ≥ P1 或 (|ADP(t)-ADP(t-t1)| ≥ P2，执行步骤B，否则执行步骤C，
其中，|ADP(t)|表示压力波控制器采集的车辆内部与外部平均的压力差值；ADP(t-t1)表示t时刻向前的连续t1时间段内的压力差值数据按大小排列后，前N个数的平均值与后n个数的平均值的差；P1为P2空调控制器内设定的压力阈值，
B、关闭压力波阀，继续监测压力波控制器的信号数值，分以下两种情况继续调节：
B-1、当|ADP(t)| ＜ P1 且 (|ADP(t)-ADP(t-t1)| ＜ P2，执行步骤C；
B-2、当|ADP(t)| ≥ P1 或 (|ADP(t)-ADP(t-t1)| ≥ P2，继续执行步骤B；
C、新风量调节，空调控制器控制压力波阀至少有一个打开，返回步骤A。
本发明的有益效果是：（1）本发明提供的轨道车辆空调新风及压力波综合控制方法通过借助空调控制器控制电磁阀、压力波阀及气口，减少了新风阀的使用，实现了一套系统综合新风和压力波，简化了空调控制系统的结构，降低了部件的故障率。
附图说明
图1为本发明轨道车辆空调新风及压力波综合控制方法的硬件系统结构示意图；
图中，1、压力波阀，1-1、1-2为压力波阀的两个气口，2、压力波阀，2-1、2-2为压力波阀的两个气口，3、压力波阀，3-1、3-2为压力波阀的两个气口，4、压力波阀，4-1、4-2为压力波阀的两个气口，5、电磁阀，5-1、5-2、5-3、5-4、5-5为电磁阀 的气动口，6、电磁阀，6-1、6-2、6-3、6-4、6-5为电磁阀 的气动口，7、空调控制器，8、压力波控制器，9、CAN网络线，10、机组连接器，A、B、C、D为机组的四个换气口。
具体实施方式
以下以具体实施例详细说明本发明所提供的轨道车辆空调新风及压力波综合控制方法的控制方式，但不以任何形式限制本发明的保护范围，所属领域技术人员根据技术方案所进行的改善修改或者类似替换，均应包含在本发明的保护范围之内。
实施例1
一种轨道车辆空调新风及压力波综合控制方法，基于综合控制系统，综合控制系统中包括空调控制器7和与空调控制器7连接的新风温度检测组件，其特征在于，所述综合控制方法是在空调机组内设置电磁阀与空调控制器7连接，在混合空气腔内设置压力波阀，所述压力波阀借助设置在空调机组的换气口与电磁阀连接，所述空调控制器7还与压力波控制器8通过CAN网络线9连接，且空调控制器7预设压力波调节优先新风量调节，综合控制方法步骤如下：
A、空调控制器7同时采集压力波控制器8和新风温度检测组件的信号，当|ADP(t)|≥ 350Pa 或 (|ADP(t)-ADP(t-t1)| ≥ 150Pa，执行步骤B，否则执行步骤C，
其中，|ADP(t)|表示压力波控制器8采集的车辆内部与外部平均的压力差值；ADP(t-t1)表示t时刻向前的连续t1时间段内的压力差值数据按大小排列后，前N个数的平均值与后n个数的平均值的差；本实施例中t1取值1000ms，N、n选定3，将检测的时刻t及t时刻之前连续1000ms范围内的压力差值按大小排列，ADP(t-t1)表示大值端的3个数的平均值与小值端的3个数的平均值的差；
B、关闭压力波阀，继续监测压力波控制器8的信号数值，分以下两种情况继续调节：
B-1、当|ADP(t)| ＜ 350Pa 且 (|ADP(t)-ADP(t-t1)| ＜ 150Pa，执行步骤C；
B-2、当|ADP(t)| ≥ 350Pa 或 (|ADP(t)-ADP(t-t1)| ≥ 150Pa，继续执行步骤B；
C、新风量调节，空调控制器（7）控制压力波阀至少有一个打开，返回步骤A。通过上述步骤的控制，实现了常规运行中的新风调节，并在压力波变化高于设定值时，能及时阻止压力波，且压力波在允许范围内时，又回归新风调节，保证了常态自动化轨道车辆新风、压力波综合控制。
为便于所述步骤C中新风量调节时能分档位调节实现不同量新风输入，采用多个、不同规格的压力波阀配合实现，电磁阀连接两个以上压力波阀，压力波阀分布于左、右等不同部位的，本实施例中电磁阀设置电磁阀I5和电磁阀II6两个2位5通气动电磁阀，电磁阀5和电磁阀 6的气动口为别为5-1、5-2、5-3、5-4、5-5和6-1、6-2、6-3、6-4、6-5，电磁阀 5和电磁阀 6分别通过机组连接器10与空调控制器7电相连。电磁阀I5连接压力波阀I1和压力波阀III3，电磁阀II6连接压力波阀II2和压力波阀IV4，所述压力波阀I1和压力波阀III3大于压力波阀II2、压力波阀IV4，空调控制器7根据检测到的新风温度控制不同压力波阀及不同组合的压力波阀开闭，实现多档新风。
为保证车厢内全方位空气质量及压力波调节，所述混合空气腔在轨道车辆每车厢车顶空调的左右两侧分别设置，混合空气腔通过风道与空调机组新风口连接，所述压力波阀I1和压力波阀II2位于左侧混合空气腔，所述压力波阀III3和压力波阀IV4位于右侧混合空气腔。新风可经压力波阀进入混合空气腔，进一步进入空调机组新风口。空调机组设有A、B、C、D共4个换气口，混合空气腔内的压力波阀1、压力波阀 2、压力波阀3和压力波阀4通过A、B、C、D四个换气口与空调机组内的电磁阀 5和电磁阀 6连接，压力波阀1和压力波阀3与电磁阀5连接，压力波阀2和压力波阀4与电磁阀6连接，换气口A 是电磁阀5得电时与压力波阀1、压力波阀3的连接气口，换气口B是电磁阀5失电时与压力波阀1、压力波阀3的连接气口，换气口C是电磁阀6得电时与压力波阀2、压力波阀4的连接气口，换气口D是电磁阀6失电时与压力波阀2、和压力波阀4的连接气口。换气口数量与电磁阀数量有关，本实施例中，1个电磁阀控制2个压力波阀，需要2个连接气口，每个压力波阀具有2个连接气口，分别标号为1-1、1-2、2-1、2-2、3-1、3-2、4-1、4-2，因此需要4个连接气口。
在该结构下，执行步骤B时，控制电磁阀I5和电磁阀II6位于失电位置，控制电磁阀5，电磁阀6位于失电位置，使电磁阀5的气动口5-1、5-2打开，气压通过5-1、5-2、换气口B、1-2，3-2接通，使压力波阀I1、压力波阀III3关闭；同时控制电磁阀6的气动口6-1、6-2打开，气压通过6-1、6-2、换气口D、2-2，4-2接通，使压力波阀II 2、压力波阀IV4关闭，从而实现前后左右全方位阻止压力波动传递给车内保证了车内乘客耳部舒适性。
步骤C中新风调节一般分3档，当空调控制器7检测到新风温度≤-20℃或新风温度＞40℃时，调节至新风1档位，控制电磁阀I5失电、电磁阀II6得电，使压力波阀I1和压力波阀III3关闭，压力波阀II2和压力波阀IV4打开；当空调控制器7检测到-20℃＜新风温度≤-5℃或新风温度26℃＜新风温度≤40℃时，调节至新风2档位，控制电磁阀I5得电、电磁阀II6失电，使压力波阀I1和压力波阀III3打开，压力波阀II2和压力波阀IV4关闭；当空调控制器7检测到-5℃＜新风温度≤26℃，调节至新风3档位，控制电磁阀I5得电、电磁阀II6得电，使压力波阀I1、压力波阀III3、压力波阀II2和压力波阀IV4打开；根据不同车辆、不同要求，选用的压力波阀的规格不同，一般控制实现新风1档位控制新风输入量600-1000m3/h，所述新风2档位控制新风输入量1000-1500m3/h，所述新风3档位控制新风输入量1500-2000m3/h。
实施例2
与实施例1不同的是，为避免压力波关闭、打开过于频繁，控制方法中设定了步骤B关闭压力波阀持续的最短时间T短。在步骤B关闭压力波阀后继续监测压力波控制器（8）的信号数值的同时，对步骤B关闭压力波阀持续的时间启动计时tB，当|ADP(t)| ＜ P1 且 (|ADP(t)-ADP(t-t1)|＜ P2，且tB≥T短时再执行步骤C。
进一步更为优选的，为避免由于压力波阀关闭时间过长造成车厢内控制质量下降过多引起乘客不适，控制方法中设定了步骤B关闭压力波阀持续的最长时间T长。在步骤B关闭压力波阀后继续监测压力波控制器（8）的信号数值的同时，对步骤B关闭压力波阀持续的时间启动计时tB，在|ADP(t)| ≥ P1 或 (|ADP(t)-ADP(t-t1)| ≥ P2、步骤B关闭压力波阀持续的情况下，当tB≥T长时，先执行步骤C tc时间，再返回步骤B，tc表示执行步骤C的时间。实际运行中，T短可设定为0.5min、1min、1.5min、2min等，T长可设定为3min、4min、5min、6min/7min等，tc可设定为0.5min、1min、1.5min、2min等。
实施例3
本实施例中，触发执行步骤B的条件更为细化，将监控时间段t时刻向前的连续t1时间段分为z个时间段，即t1-1、t1-2、t1-3…tz-1、tz，相应设定分段对比压力为P2z，执行步骤B的条件为(|ADP(t)-ADP(t-t1-1)| ≥ P2z且(|ADP(t-t1-1)-ADP(t-t1-2)| ≥ P2z且…(|ADP(t-tz-1)-ADP(t-tz)| ≥ P2z。
即(|ADP(t)-ADP(t-t1-1)|≥ P2z 且 (|ADP(t-t1-1)-ADP(t1-1-t1-2)| ≥ P2z且…(|ADP(t-tz-1)-ADP(t-tz)| ≥ P2z
本实施例中t1为1500ms，z为3，分0~500ms、500~1000ms和1000~1500ms共3个时间段，N、n为10，P2z设定100pa，即要求0~500ms这连续500毫秒内的数据10个大值的平均值与10个小值的平均值的差大于等于100pa。
综上可见，本发明提供的轨道车辆空调新风及压力波综合控制方法，逻辑简单清楚，调控简洁，易于实现，硬件系统设计科学合理、结构简单、部件简化，在实际应用中控制容易、逻辑简捷、部件故障率低，为轨道车辆的顺利运行及乘客舒适度提供了有效保障。

Claims (10)

1.一种轨道车辆空调新风及压力波综合控制方法，基于综合控制系统，综合控制系统中包括空调控制器（7）和与空调控制器（7）连接的新风温度检测组件，其特征在于，所述综合控制方法是在空调机组内设置电磁阀与空调控制器（7）连接，在混合空气腔内设置压力波阀，所述压力波阀借助设置在空调机组的换气口与电磁阀连接，所述空调控制器（7）还与压力波控制器（8）连接，且空调控制器（7）预设压力波调节优先新风量调节，综合控制方法步骤如下：
A、空调控制器（7）同时采集压力波控制器（8）和新风温度检测组件的信号，当|ADP(t)|≥ P1或 |ADP(t)-ADP(t-t1)| ≥ P2，执行步骤B，否则执行步骤C，
其中，|ADP(t)|表示压力波控制器（8）采集的车辆内部与外部平均的压力差值；|ADP(t)-ADP(t-t1)|表示t时刻向前的连续t1时间段内的压力差值数据按大小排列后，前N个数的平均值与后n个数的平均值的差；
B、关闭压力波阀，继续监测压力波控制器（8）的信号数值，分以下两种情况继续调节：
B-1、当|ADP(t)| ＜ P1且|ADP(t)-ADP(t-t1)| ＜ P2，执行步骤C；
B-2、当|ADP(t)| ≥ P1或|ADP(t)-ADP(t-t1)| ≥ P2，继续执行步骤B；
C、新风量调节，空调控制器（7）控制压力波阀至少有一个打开，返回步骤A。
2.根据权利要求1所述的综合控制方法，其特征在于，所述步骤B-1中当|ADP(t)| ＜ P1且 |ADP(t)-ADP(t-t1)|＜ P2，且tB≥T短，再执行步骤C，其中tB表示步骤B关闭压力波阀持续的时间，T短表示设定的步骤B关闭压力波阀持续的最短时间；所述T短范围控制在0.5min≤T短≤2min。
3.根据权利要求1所述的综合控制方法，其特征在于，所述步骤B-2中当|ADP(t)| ≥ P1或|ADP(t)-ADP(t-t1)| ≥ P2，继续执行步骤B，至tB≥T长时执行步骤C tc时间，再返回步骤B，其中tB表示步骤B关闭压力波阀持续的时间，T长表示设定的步骤B关闭压力波阀持续的最长时间，tc表示执行步骤C的时间，所述T长范围控制在3min≤T长≤7min，0.5min≤tc≤2min。
4.根据权利要求1所述的综合控制方法，其特征在于，所述P1范围控制在250Pa≤P1≤700Pa；所述P2范围控制在50Pa≤P2≤250Pa。
5.根据权利要求1所述的综合控制方法，其特征在于，检测|ADP(t)-ADP(t-t1)| ≥ P2时为分段对比，t时刻向前的连续t1时间段分为z个时间段，相应设定分段对比压力为P2z，执行步骤B的条件为|ADP(t)-ADP(t-t1-1)| ≥ P2z且|ADP(t-t1-1)-ADP(t-t1-2)| ≥ P2z且…|ADP(t-tz-1)-ADP(t-tz)| ≥ P2z。
6.根据权利要求1所述的综合控制方法，其特征在于，所述步骤C新风量调节借助压力波阀的配合实现分档调节。
7.根据权利要求1所述的综合控制方法，其特征在于，所述电磁阀包括电磁阀（5）和电磁阀（6）两个2位5通气动电磁阀，并分别与空调控制器（7）连接，所述电磁阀（5）连接压力波阀（1）和压力波阀（3），电磁阀（6）连接压力波阀（2）和压力波阀（4），当空调控制器（7）接收压力波控制器（8）信号，执行步骤B时，控制电磁阀（5）和电磁阀（6）位于失电位置，压力波阀（1）、压力波阀（3）、压力波阀（2）和压力波阀（4）均处于关闭状态，实现压力波阻止。
8.根据权利要求7所述的综合控制方法，其特征在于，所述压力波阀（1）和压力波阀（3）大于压力波阀（2）、压力波阀（4），当空调控制器（7）检测到新风温度≤-20℃或新风温度＞40℃时，调节至新风1档位，控制电磁阀（5）失电、电磁阀（6）得电，使压力波阀（1）和压力波阀（3）关闭，压力波阀（2）和压力波阀（4）打开；当空调控制器（7）检测到-20℃＜新风温度≤-5℃或新风温度26℃＜新风温度≤40℃时，调节至新风2档位，控制电磁阀（5）得电、电磁阀（6）失电，使压力波阀（1）和压力波阀（3）打开，压力波阀（2）和压力波阀（4）关闭；当空调控制器（7）检测到-5℃＜新风温度≤26℃，调节至新风3档位，控制电磁阀（5）得电、电磁阀（6）得电，使压力波阀（1）、压力波阀（3）、压力波阀（2）和压力波阀（4）打开；所述新风1档位控制新风输入量600-1000m3/h，所述新风2档位控制新风输入量1000-1500m3/h，所述新风3档位控制新风输入量1500-2000m3/h。
9.根据权利要求7所述的综合控制方法，其特征在于，所述混合空气腔在轨道车辆每车厢车顶空调的左右两侧分别设置，所述压力波阀（1）和压力波阀（2）位于左侧混合空气腔，所述压力波阀（3）和压力波阀（4）位于右侧混合空气腔。
10.根据权利要求7所述的综合控制方法，其特征在于，所述空调控制器（7）与压力波控制器（8）通过CAN网络线（9）电连接；所述电磁阀（5）和电磁阀（6）与空调控制器（7）分别通过机组连接器（10）电相连。
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