CN112498388A - 轨道交通车辆及其控制方法、控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道交通车辆及其控制方法、控制系统，当列车外部压力波动剧烈时，在列车内部空间与列车外部环境完全隔离开的同时，将列车内部的司机室与客室空间也隔离开来，实现司机室的气密性能的提升；当车内司机室、客室单独发生火灾，或者司机室与客室同时发生火灾时，通过实现隔墙门上回风格栅、司机室风道口送风格栅、空调新风装置的进气阀以及废排装置的排气阀的联动开闭，可防止火苗与毒气的蔓延和扩散、促进毒气的排出，最大程度地保护乘客和司机的生命安全。

Description

轨道交通车辆及其控制方法、控制系统

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，特别是一种轨道交通车辆及其控制方法、控制系统。

背景技术

当今人们对轨道车辆的舒适性与安全性要求越来越高。一方面，气密性能差的车辆在过隧道洞口或隧道风井时，由于外界剧烈变化的压力波传入车内，容易引起耳胀和耳鸣的现象，特别是对长期在司机室工作的司机，这种现象将会造成听力的损伤，因此，如何能提高司机室的气密性能，减小气压波动对司机生理健康造成的损害，保证乘坐的舒适性，是在车辆设计时需要考虑的。另一方面，当车厢内发生火灾时，如何防止火苗与毒气的蔓延和扩散、促进毒气的排出，最大程度地保护乘客和司机的生命安全，也是在车辆设计时应该考虑的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种轨道交通车辆及其控制方法、控制系统，提高司机室的气密性能，减小气压波动对司机生理健康造成的损害。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种轨道交通车辆，包括司机室和客室；所述司机室与所述客室之间通过中间隔墙分隔；所述中间隔墙上安装有隔墙门；所述隔墙门上安装有第一格栅；司机室与客室之间通过风道由客室向司机室送风；所述风道位于司机室内的风道口上安装有第二格栅；所述格栅的每个叶片均通过传动机构与用于控制所述格栅打开或关闭的驱动装置连接。

本发明将格栅设计为可关闭形式，当外界剧烈变化的压力波传入车内时，驱动装置可以驱动格栅关闭，从而提高司机室气密性能，减小气压波动对司机生理健康造成的损害。

所述司机室与所述客室内均安装有烟雾探测器和温度传感器；所述烟雾探测器和温度传感器均与列车控制系统电连接。便于检测车内是否发生火灾。

所述司机室和/或客室内安装有压力传感装置。便于检测车内的压力波信号。

本发明还提供了一种上述轨道交通车辆的控制方法，该方法包括：当司机室部分部件总时间常数大于客室部分部件总时间常数时(司机室/客室部分总时间常数指的是，将司机室/客室部分所有部件等同为一个部件，以司机室/客室体积为部件气密试验密封腔容积进行泄压试验，利用试验测得的司机室/客室部分部件总泄压时间，以整车车体体积为总体积，计算得到的时间常数)，封闭第一格栅、第二格栅，提高司机室气密性。

在司机室部分部件(包括头罩、司机室车门、疏散门、司机室车窗、司机室挡风玻璃、司机室空调、司机室废排等)总时间常数大于客室部分部件(包括贯通道、客室车门、客室车窗、客室空调、客室废排等)总时间常数的前提下，将司机室与客室隔断开，可有效提高司机室气密性能。

本发明的方法还包括：当车内压力变化率超过设定阈值，或者当车辆控制系统接收到地面信号系统发送的压力波保护指令时，控制车辆新风进气阀、废排装置排气阀、第一格栅、第二格栅同时关闭。进一步减小气压波动对司机生理健康造成的损害。

本发明的方法还包括：当车内压力变化率未超过设定阈值，车辆控制系统未接收到压力波传感器装置或地面信号系统发送的压力波保护指令时，同时打开第一格栅、第二格栅、新风进气阀以及废排装置排气阀。保持车内可以通风换气，保证乘客和乘坐的舒适性。

当检测到司机室或客室单独发生火灾，或者司机室与客室同时发生火灾时，同时控制第一格栅、第二格栅、空调新风装置的进气阀以及废排装置的排气阀的开闭。

司机室不带独立空调和废排装置的情况下，若检测到司机室与客室的报警信号(火灾报警信号)，则控制第一格栅、第二格栅、客室废排装置排气阀打开，客室新风进气阀关闭；若只检测到司机室的报警信号，则控制第一格栅、第二格栅关闭，客室新风进气阀、客室废排装置排气阀打开；若只检测到客室报警信号，则控制第一格栅、第二格栅、客室新风进气阀关闭，客室废排装置排气阀打开；

司机室带独立空调和废排装置的情况下，若只检测到司机室的报警信号，则控制第一格栅、第二格栅、司机室新风进气阀关闭，客室新风进气阀、客室废排装置排气阀、司机室废排装置排气阀打开；若只检测到客室报警信号，则控制第一格栅、第二格栅、客室新风进气阀关闭，客室废排装置排气阀、司机室新风进气阀、司机室废排装置排气阀打开。

本发明中，烟雾传感器和温度传感器可以将检测到的信号发送至列车控制系统，列车控制系统可以根据烟雾传感器和/或温度传感器的信号判断是否发生火灾。

本发明还提供了一种轨道交通车辆控制系统，包括计算机设备；所述计算机设备被配置或编程为用于执行上述方法的步骤。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：

1、本发明不仅能将列车内部空间与列车外部环境完全隔离开，同时还能将司机室与客室隔离开来，实现司机室的气密性能的提升；

2、当车内司机室、客室单独发生火灾，或者司机室与客室同时发生火灾时，通过实现第一格栅、第二格栅、空调新风装置的进气阀以及废排装置的排气阀的联动开闭，可防止火苗与毒气的蔓延和扩散、促进毒气的排出，最大程度地保护乘客和司机的生命安全。

附图说明

图1为司机室剖视图；

图2为送风/回风格栅开闭机构结构示意图；

图3为司机室无独立空调和废排俯视图；

图4为本发明实施例司机室有独立空调和废排俯视图；

图5为本发明实施例司机室无独立空调和废排控制示意图；

图6为本发明实施例司机室有独立空调和废排控制示意图；

图7为本发明实施例司机室无独立空调和废排控制流程图；

图8为本发明实施例司机室有独立空调和废排控制流程图。

具体实施方式

如图1～图4所示，本发明实施例1轨道交通车辆包括司机室9和客室10；司机室与所述客室之间通过中间隔墙1分隔；所述中间隔墙1上安装有隔墙门2；所述隔墙门2上安装有第一格栅3(回风格栅)；所述司机室与客室之间通过风道4由客室向司机室送风；所述风道在司机室内设置的风道口上安装有第二格栅13(送风格栅)；所述格栅均通过传动机构与用于控制所述格栅叶片5打开或关闭的驱动装置连接。

如图2，传动机构包括多根传动轴8，每根传动轴的一端与格栅的一个叶片5连接，传动轴另一端接电机7输出轴，在电机的驱动下带动叶片打开或关闭。

如图3和图4所示，列车内(司机室和/或客室内)安装能感知车内压力变化率大小的传感器装置11，或列车具备接收和传递地面信号系统发送的压力波保护指令的能力(例如TCMS)。

如图3和图4所示，司机室与所述客室内均安装有烟雾探测器和温度传感器12。

烟雾探测器、温度传感器、压力传感装置均与列车控制系统电连接。

如图3所示，司机室内可以不设置独立的空调和废排装置，而是在司机室设置司机室风道，在司机室风道口上设置第二格栅，此时，该第二格栅即为司机室的空调新风装置，并在隔墙门设置第一格栅，此时，该第一格栅即为司机室的废排装置(通过气流将废气输送至客室，经客室废排装置排出车外)；当然，司机室内也可以设置独立的空调和废排装置，如图4所示。

本发明实施例2如图5～图8所示。

在图3的结构下，当控制系统发出控制指令(打开或关闭)时，第一格栅、第二格栅、客室新风进气阀、客室废排装置排气阀动作。

当感烟感温火灾探测器探测到司机室、客室单独发生火灾，或者司机室与客室同时发生火灾时，将发出三种不同的报警信息至压力波/火灾控制系统，压力波/火灾控制系统发出不同的控制指令同时控制第一格栅、第二格栅、空调新风装置的进气阀以及废排装置的排气阀的开闭。

如图7所示，当感烟感温火灾探测器探测到火灾时，若司机室与客室同时报警，则控制系统控制第一格栅、第二格栅、客室废排装置排气阀打开，客室新风进气阀关闭。若司机室与客室未同时报警，只有司机室报警，则控制第一格栅、第二格栅关闭，客室新风进气阀、客室废排装置排气阀打开；若只有客室报警，则控制第一格栅、第二格栅、客室新风进气阀关闭，客室废排装置排气阀打开。

当车内压力变化率超过设定阈值，或者当车辆控制系统接收到地面信号系统发送的压力波保护指令时，控制系统控制第一格栅、第二格栅、客室新风进气阀、客室废排装置排气阀关闭。否则，控制第一格栅、第二格栅、客室新风进气阀、客室废排装置排气阀打开。

在图4的结构下，当控制系统发出控制指令(打开或关闭)时，第一格栅、第二格栅、客室新风进气阀、客室废排装置排气阀、司机室新风进气阀、司机室废排装置排气阀动作。

如图8所示，当感烟感温火灾探测器探测到火灾时，若司机室与客室同时报警，则控制系统控制第一格栅、第二格栅、客室废排装置排气阀、司机室废排装置14排气阀打开，客室新风进气阀、司机室新风进气阀关闭。

若司机室与客室未同时报警，只有司机室报警，则控制第一格栅、第二格栅、司机室新风进气阀关闭，客室新风进气阀、客室废排装置排气阀、司机室废排装置排气阀打开。若只有客室报警，则控制第一格栅、第二格栅、客室新风进气阀关闭，客室废排装置排气阀、司机室新风进气阀、司机室废排装置排气阀打开。

当车内压力变化率超过设定阈值，或者当车辆控制系统接收到地面信号系统发送的压力波保护指令时，则控制第一格栅、第二格栅、客室新风进气阀、客室废排装置排气阀、司机室新风进气阀、司机室废排装置排气阀关闭；否则，控制第一格栅、第二格栅、客室新风进气阀、客室废排装置排气阀、司机室新风进气阀、司机室废排装置排气阀打开。

本实施例中，当车内压力变化率超过设定的一个或几个阈值，(可根据需求或相关标准要求，一般为小于0.5kPa/1s和/或0.8kPa/3s)，或者当列车接收到地面信号系统发送的压力波保护指令时，即列车将到达压力变化率超标位置(该位置是通过车内压力变化率根据需求或相关标准要求预设定的，压力变化率一般为小于0.5kPa/1s和/或0.8kPa/3s)，压力波/火灾控制系统(即控制系统)发出控制指令将新风进气阀、废排排气阀、第一格栅、第二格栅同时关闭。

当车内压力变化率未超过设定阈值，或者当地面信号系统不再发送压力波保护指令时，压力波/火灾控制系统可将第一格栅、第二格栅、新风进气阀以及废排排气阀同时打开。

压力波/火灾控制系统对感温感烟探测器发送的报警信号执行的优先级别最高。

司机室带独立空调和废排，理论上可将中间隔门设计成全封闭式，但考虑到司机室独立空调和废排有可能出现故障失效的情况，因此，本发明实施例中无论是司机室带独立空调和废排和司机室不带独立空调和废排，均设置第一格栅、第二格栅。

本发明实施例3中，列车设置压力波/火灾控制系统，该系统能接收压力波传感器装置的压力信号或地面信息系统的保护信号，并且能同时控制第一格栅、第二格栅、空调新风装置的进气阀以及废排装置的排气阀的开闭。压力波/火灾控制系统能接感烟感温火灾探测器的报警信息，并且能同时控制第一格栅、第二格栅、空调新风装置的进气阀以及废排装置的排气阀的开闭。

以下证明通过隔断司机室与客室能够提升司机室气密性能。

整车的气密性由各个部件气密性组成，根据静态时间常数方法，整车时间常数τ与各个部件时间常数τ_i(i＝1，2，…，n)的关系类似并联阻抗规律，如式(1)：

各个部件针对车辆容积而特有的时间常数τ_i值，可通过等效泄漏面积与静态时间常数的相互转化得出，设定不同的试验工况下，同一部件的等效泄露面积转化系数为a_i，则部件τ_i可根据式(2)计算：

式中V′为部件气密试验密封腔容积；t′为部件气密试验时，从Δp₁′降到Δp₂′所需时间；V为车辆容积；Δp₁为整车气密试验初始内外压力差；Δp₂为整车气密试验结束时内外压力差；Δp₁′为部件气密试验初始内外压力差；Δp₂′为部件气密试验结束时内外压力差。

这里设整车车体体积为V_z，通过整车车体体积V_z计算下的整车时间常数为τ_z、整车车体时间常数为τ_zv、客室部分部件(包括贯通道、客室车门、客室车窗、客室空调、客室废排等)总时间常数为τ_kb、司机室部分部件(包括头罩、司机室车门、疏散门、司机室车窗、司机室挡风玻璃、司机室空调、司机室废排等)总时间常数为τ_sb；设客室部分车体体积为V_k，通过客室部分车体体积V_k计算下的客室时间常数为τ_k、客室部分车体时间常数为τ_kv、客室部分部件(包括贯通道、客室车门、客室车窗、客室空调、客室废排等)总时间常数为τ_kb′；设司机室部分车体体积为V_s，通过客室部分车体体积V_s计算下的司机室时间常数为τ_s、司机室部分车体时间常数为τ_sv、司机室部分部件(包括头罩、司机室车门、疏散门、司机室车窗、司机室挡风玻璃、司机室空调、司机室废排等)总时间常数为τ_sb′。根据式(1)有：

为了简化计算，设所有泄压试验选取的压降参数一致，且等效泄露面积转化系数为1；设整车车体泄压时间为t_zv；设客室部分车体泄压时间为t_kv；设司机室部分车体泄压时间为t_sv；设客室部分部件(包括贯通道、客室车门、客室车窗、客室空调、客室废排等)总泄压时间为t_kb、试验体积为V_kb；设司机室部分部件(包括头罩、司机室车门、疏散门、司机室车窗、司机室挡风玻璃、司机室空调、司机室废排等)总泄压时间为t_sb、试验体积为V_sb。根据式(2)有：

式(2)至式(8)中：

将式(6)至式(8)转化为：

用式(10)除以式(11)：

由于t_zv＝t_kv＝t_sv，如能比较式(13)中分子部分

与分母部分

的大小，则可推得τ_z与τ_k的大小。

将式(14)转化为：

将式(16)除以式(15)：

将V_z＝V_k+V_s代入式(17)：

比较式(18)中V_kV_sbt_kb与V_zV_kbt_sb大小，由于V_k小于V_z，且

因此，

可知，当客室部分部件(包括贯通道、客室车门、客室车窗、客室空调、客室废排等)总时间常数τ_kb小于司机室部分部件(包括头罩、司机室车门、疏散门、司机室车窗、司机室挡风玻璃、司机室空调、司机室废排等)总时间常数τ_sb时，反推至(13)式可知客室时间常数τ_k小于整车时间常数τ_z。

同理，通过式(11)与式(12)可推得，当客室部分部件(包括贯通道、客室车门、客室车窗、客室空调、客室废排等)总时间常数τ_kb小于司机室部分部件(包括头罩、司机室车门、疏散门、司机室车窗、司机室挡风玻璃、司机室空调、司机室废排等)总时间常数τ_sb时，司机室时间常数τ_s大于整车时间常数τ_z。

通过以上推理可知，在司机室部分部件(包括头罩、司机室车门、疏散门、司机室车窗、司机室挡风玻璃、司机室空调、司机室废排等)总时间常数大于客室部分部件(包括贯通道、客室车门、客室车窗、客室空调、客室废排等)总时间常数的前提下，将司机室与客室隔断开，可有效提高司机室气密性能。

Claims (9)

1.一种轨道交通车辆，包括司机室和客室；所述司机室与所述客室之间通过中间隔墙分隔；所述中间隔墙上安装有隔墙门；所述隔墙门上安装有第一格栅；所述司机室风道口上安装有第二格栅；其特征在于，所述第一格栅、第二格栅的每个叶片均通过传动机构与用于控制所述格栅打开或关闭的驱动装置连接。

2.根据权利要求1所述的轨道交通车辆，其特征在于，所述司机室与所述客室内均安装有烟雾探测器和温度传感器；所述烟雾探测器和温度传感器均与列车控制系统电连接。

3.根据权利要求1或2所述的轨道交通车辆，其特征在于，所述司机室和/或客室内安装有压力传感装置。

4.一种权利要求1～3之一所述轨道交通车辆的控制方法，其特征在于，该方法包括：

当司机室部分部件的总时间常数大于客室部分部件的总时间常数时，封闭隔墙门上的第一格栅与司机室风道口上的第二格栅，提高司机室气密性。

5.根据权利要求4所述的轨道交通车辆的控制方法，其特征在于，所述司机室部分部件包括头罩、司机室车门、疏散门、司机室车窗、司机室挡风玻璃、司机室空调、司机室废排装置；所述客室部分部件包括贯通道、客室车门、客室车窗、客室空调、客室废排装置。

6.根据权利要求4所述的轨道交通车辆的控制方法，其特征在于，还包括：当车内压力变化率超过设定阈值，或者当车辆控制系统接收到地面信号系统发送的压力波保护指令时，控制车辆新风进气阀、废排装置排气阀、隔墙门上的第一格栅与司机室风道口上的第二格栅同时关闭。

7.根据权利要求4～6之一所述的轨道交通车辆的控制方法，其特征在于，还包括：当车内压力变化率未超过设定阈值，或地面信号系统未发送压力波保护指令时，同时打开新风进气阀、废排装置排气阀、第一格栅与第二格栅。

8.根据权利要求4～6之一所述的轨道交通车辆的控制方法，其特征在于，

若检测到司机室与客室的报警信号，则控制第一格栅、第二格栅、客室废排装置排气阀打开，客室新风进气阀关闭；若只检测到司机室的报警信号，则控制第一格栅、第二格栅关闭，客室新风进气阀、客室废排装置排气阀打开；若只检测到客室报警信号，则控制第一格栅、第二格栅、客室新风进气阀关闭，客室废排装置排气阀打开；

或者，若只检测到司机室的报警信号，则控制第一格栅、第二格栅、司机室新风进气阀关闭，客室新风进气阀、客室废排装置排气阀、司机室废排装置排气阀打开；若只检测到客室报警信号，则控制第一格栅、第二格栅、客室新风进气阀关闭，客室废排装置排气阀、司机室新风进气阀、司机室废排装置排气阀打开。

9.一种轨道交通车辆控制系统，其特征在于，包括计算机设备；所述计算机设备被配置或编程为用于执行权利要求4～8之一所述方法的步骤。

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