CN112804777A - 用于轨道交通车辆的车外屏柜加热控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于轨道交通车辆的车外屏柜加热控制装置，其包含：温度控制模块，其用于根据环境温度以及车辆状态变化，自动对车外屏柜进行温度调节，具有四种温度控制模式，分别为低温加热模式、高温保护模式、风扇低温加热模式以及风扇冷却模式；温度调节模块，其包含加热单元，其在低温加热模式以及风扇低温加热模式下运行，以对车外屏柜进行加热操作，风扇单元，其用于在风扇低温加热模式下实现车外屏柜均热效果，在风扇冷却模式下实现车外屏柜降温效果。本发明能够根据环境温度以及车辆状态，例如唤醒前以及唤醒后，对车外屏柜的温度进行实时控制，保障车外屏柜内设备的正常运行，并且摆脱了人工控制，实现了自动温度调节。

Description

用于轨道交通车辆的车外屏柜加热控制装置及方法

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，具体地说，涉及一种用于轨道交通车辆的车外屏柜加热控制装置及方法。

背景技术

受制于车内安装空间的限制，目前轨道交通车辆安装于车外的设备越来越多，如无人智能集装箱车辆无司机室和客室，所有微机单元和低压器件均安装于车外屏柜。当其应用于寒冷地区时，由于车外屏柜应用环境温度较低，可能会导致柜内设备无法正常启动或运行。

常规的轨道交通车辆为适应低温环境需求，会对车外屏柜配置加热装置，并在司机室内设置温度计和开关以实现对该加热装置的启停控制，该加热控制方式需要司机室配有司乘人员人为控制。当车辆运行前，若司机室温度计显示温度低于一定值，则司机将操作开关至“合”位置，以启动加热装置；当加热装置工作至约定时间，司机将操作开关至“分”位置，以关闭加热装置，但以上操作必须要通过人来进行操作，无法实现自动加热控制。

因此，本发明提供了一种用于轨道交通车辆的车外屏柜加热控制装置及方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种用于轨道交通车辆的车外屏柜加热控制装置，所述装置包含：

温度控制模块，其用于根据环境温度以及车辆状态变化，自动对所述车外屏柜进行温度调节，具有四种温度控制模式，分别为低温加热模式、高温保护模式、风扇低温加热模式以及风扇冷却模式；

温度调节模块，其包含加热单元以及风扇单元，其中：

加热单元，其在所述低温加热模式以及所述风扇低温加热模式下运行，以对所述车外屏柜进行加热操作，

风扇单元，其在所述风扇低温加热模式以及所述风扇冷却模式下运行，用于在所述风扇低温加热模式下实现车外屏柜均热效果，在所述风扇冷却模式下实现车外屏柜降温效果。

根据本发明的一个实施例，所述温度控制模块包含第一温度继电器、第二温度继电器、第三温度继电器以及第四温度继电器，分别对应控制所述低温加热模式、所述高温保护模式、所述风扇低温加热模式以及所述风扇冷却模式。

根据本发明的一个实施例，所述加热单元包含加热电阻以及加热电阻启动接触器，所述风扇单元包含风扇以及风扇启动接触器。

根据本发明的一个实施例，所述装置还包含供电模块，其包含：

正常负载供电单元，其用于在所述轨道交通车辆唤醒后为所述装置进行供电；

蓄电池供电单元，其用于在所述轨道交通车辆唤醒前为所述装置进行供电；

高压供电单元，其用于为所述加热单元供电。

根据本发明的一个实施例，所述正常负载供电单元包含24V供电源、第一断路器以及第二断路器，所述蓄电池供电单元包含24V蓄电池以及第三断路器，所述高压供电包含750V供电源。

根据本发明的一个实施例，所述装置还包含唤醒模块，其包含：

常闭继电器，在所述轨道交通车辆唤醒前，所述常闭继电器的常闭触点处于闭合状态，所述轨道交通车辆通过所述蓄电池单元供电；

常开继电器，在所述轨道交通车辆唤醒后，所述常开继电器的常开触点处于闭合状态，所述轨道交通车辆通过所述正常负载供电单元供电；

唤醒单元，在所述轨道交通车辆唤醒前，所述唤醒单元通过接收地面运行控制中心的加热启动命令启动所述装置。

根据本发明的一个实施例，所述第一温度继电器的第一端连接所述唤醒模块，所述第一温度继电器的第二端连接所述第二温度继电器的第一端以及所述第三温度继电器的第一端，所述第二温度继电器的第二端连接所述加热电阻启动接触器，所述第三温度继电器的第二端连接所述风扇启动接触器以及所述第四温度继电器的第一端。

根据本发明的一个实施例，所述装置还包含状态监控模块，其用于对所述第一温度继电器、所述第二温度继电器、所述第三温度继电器、所述第四温度继电器、所述加热电阻启动接触器、所述风扇启动接触器、所述第一断路器、所述第二断路器以及所述第三断路器进行实时状态监视以及故障监测。

根据本发明的一个实施例，所述第一温度继电器、所述第二温度继电器、所述第三温度继电器以及所述第四温度继电器替换为对应的温度传感器。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于轨道交通车辆的车外屏柜加热控制方法，所述方法包含以下步骤：

通过温度控制模块依据环境温度以及车辆状态变化，自动对所述车外屏柜进行温度调节，具有四种温度控制模式，分别为低温加热模式、高温保护模式、风扇低温加热模式以及风扇冷却模式；

通过温度调节模块中的加热单元，在所述低温加热模式以及所述风扇低温加热模式下运行，以对所述车外屏柜进行加热操作；

通过温度调节模块中的风扇单元，在所述风扇低温加热模式以及所述风扇冷却模式下运行，用于在所述风扇低温加热模式下实现车外屏柜均热效果，在所述风扇冷却模式下实现车外屏柜降温效果。

本发明提供的用于轨道交通车辆的车外屏柜加热控制装置及方法提供了一种针对轨道交通车辆车外屏柜的自动加热控制装置，能够根据环境温度以及车辆状态，例如唤醒前以及唤醒后，对车外屏柜的温度进行实时控制，保障车外屏柜内设备的正常运行，并且摆脱了人工控制，实现了自动温度调节，相对于现有技术的人工控制更加智能，效率更高。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1显示了根据本发明的一个实施例的用于轨道交通车辆的车外屏柜加热控制装置结构框图；

图2显示了根据本发明的一个实施例的用于轨道交通车辆的车外屏柜加热控制装置原理图；

图3显示了根据本发明的一个实施例的温度继电器触点动作图；以及

图4显示了根据本发明的一个实施例的用于轨道交通车辆的车外屏柜加热控制方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明实施例作进一步地详细说明。

图1显示了根据本发明的一个实施例的用于轨道交通车辆的车外屏柜加热控制装置结构框图。如图1，加热控制装置100包含温度控制模块101以及温度调节模块102。

温度控制模块101用于根据环境温度以及车辆状态变化，自动对车外屏柜进行温度调节，具有四种温度控制模式，分别为低温加热模式、高温保护模式、风扇低温加热模式以及风扇冷却模式。

温度调节模块102包含加热单元1021以及风扇单元1022，其中：

加热单元1021在低温加热模式以及风扇低温加热模式下运行，以对车外屏柜进行加热操作。

风扇单元1022在风扇低温加热模式以及风扇冷却模式下运行，用于在风扇低温加热模式下实现车外屏柜均热效果，在风扇冷却模式下实现车外屏柜降温效果。

具体来说，如图2，温度控制模块101包含第一温度继电器KT1、第二温度继电器KT2、第三温度继电器KT3以及第四温度继电器KT4，分别对应控制低温加热模式、高温保护模式、风扇低温加热模式以及风扇冷却模式。

具体来说，加热单元1021包含加热电阻(即图2中发热设备)以及加热电阻启动接触器KMHOT(即图2中加热启动接触器KMHOT)，风扇单元1022包含风扇FAN以及风扇启动接触器KMFAN。

针对加热单元1021具体来说，在一个实施例中，加热单元1021通过高压DC750V进行供电。

另外，当以下任一条件满足时，加热电阻启动接触器KMHOT线圈得电，其主触点闭合，从而控制加热电阻启动：

1、列车唤醒前(即常闭继电器KAGBC的常闭触点闭合)，第一温度继电器KT1检测到温度低于一定值(例如-20℃)时触点闭合，且地面运行控制中心通过车载信号系统唤醒模块(即唤醒单元AOM)已发出加热启动命令。

2、列车唤醒后(即常开继电器KAGBC的常开触点闭合)，第一温度继电器KT1检测到温度低于一定值(例如-20℃)。

另外，加热电阻一般根据轨道交通车辆的运行环境以及车外屏柜内设备的使用温度范围，设置有低温以及超温保护条件，例如：

第一温度继电器KT1检测到当温度低于一定值(例如-35℃)或第二温度继电器KT2检测到温度高于一定值(例如50℃)时，控制加热电阻的电路断开，加热电阻不启动。

针对风扇单元1022具体来说，风扇作为内循环风机即可实现整柜均热功能，在高温季节，还可作为冷却风机，实现冷却功能。风扇供电在列车唤醒前由蓄电池单元供电，列车唤醒后由正常负载供电单元供电。

另外，当以下任一条件满足时，风扇启动接触器KMFAN线图得电，其触点闭合启动风扇工作：

1、当有低温加热模式启动要求且第三温度继电器KT3检测到温度低于一定值(例如-10℃)，此时风扇用于加热功能，即使得车外屏柜内部均热。

2、第四温度继电器KT4检测到环境温度高于一定值(例如40℃)，此时风扇用于冷却功能，即使得车外屏柜内部降温。

进一步地，为了给加热控制装置100内部的各器件供电，加热控制装置100还包含供电模块，其包含：正常负载供电单元、蓄电池供电单元、高压供电单元。其中，正常负载供电单元，用于在轨道交通车辆唤醒后为加热控制装置100进行供电；蓄电池供电单元用于在轨道交通车辆唤醒前为加热控制装置100进行供电；高压供电单元用于为加热单元1021供电。

具体来说，正常负载供电单元包含24V供电源、第一断路器FFAN以及第二断路器F2，蓄电池供电单元包含24V蓄电池以及第三断路器F1，高压供电包含750V供电源。具体来说，用于供电的断路器FFAN、F1、F2为了保证加热控制装置的运行持续处于闭合状态。

进一步地，为了根据轨道交通车辆不同的状态启动加热控制装置100，加热控制装置100还包含唤醒模块，其包含：常闭继电器KAGBC、常开继电器KAGBC、唤醒单元AOM。

其中，常闭继电器在轨道交通车辆唤醒前，常闭继电器的常闭触点处于闭合状态，轨道交通车辆通过蓄电池单元供电；

常开继电器在轨道交通车辆唤醒后，常开继电器的常开触点处于闭合状态，轨道交通车辆通过正常负载供电单元供电；

唤醒单元在轨道交通车辆唤醒前，唤醒单元通过接收地面运行控制中心的加热启动命令启动加热控制装置100。

总结来说，通过唤醒模块，就可以实现根据轨道交通车辆的激活状态，灵活地控制是否启动加热控制装置，在未激活时，也可以通过地面运行控制中心发送启动命令。

进一步地，加热控制装置100还包含状态监控模块，其用于对第一温度继电器KT1、第二温度继电器KT2、第三温度继电器KT3、第四温度继电器KT4、加热电阻启动接触器KMHOT、风扇启动接触器KMFAN、第一断路器FFAN、第二断路器F2以及第三断路器F1进行实时状态监视以及故障监测。

从连接关系的角度来说，如图2所示，第一温度继电器KT1的第一端连接唤醒模块，第一温度继电器KT1的第二端连接第二温度继电器KT2的第一端以及第三温度继电器KT3的第一端，第二温度继电器KT2的第二端连接加热电阻启动接触器KMHOT，第三温度继电器KT3的第二端连接风扇启动接触器KMFAN以及第四温度继电器KT4的第一端。

另外，唤醒模块中的唤醒单元AOM一端连接第一温度继电器的第一端，另一端连接常闭继电器KAGBC，唤醒模块中的常开继电器KAGBC一端连接第一温度继电器KT1的第一端，另一端连接第二断路器F2。

在一个实施例中，第一温度继电器KT1、第二温度继电器KT2、第三温度继电器KT3以及第四温度继电器KT4可以替换为对应的温度传感器，并添加逻辑控制单元控制温度传感器采集的温度信息，由软件处理温度信息，并控制加热电阻启动接触器以及风扇启动接触器。

图3显示了根据本发明的一个实施例的温度继电器触点动作图。

如图3，第一温度继电器KT1用于控制低温加热模式，当第一温度继电器KT1检测到温度低于一定值(例如-15℃)触点闭合，温度低于一定值(例如-35℃)触点断开。

例如，当第一温度继电器检测到温度为-30℃时，此时温度过低需要提升车外屏柜温度，KT1触点闭合，启动低温加热模式，加热电阻连通进行加热操作。

例如，当第一温度继电器检测到温度为-40℃时，此时温度过低需要进行低温保护，KT1触点断开，加热电阻不启动。

如图3，第二温度继电器KT2用于控制高温保护模式，当第二温度继电器KT2检测到温度高于一定值(例如55℃)触点断开，当温度回落至低于一定值(例如50℃)触点闭合。

例如，当第二温度继电器检测到温度为56℃时，此时温度过高不需要进行加热，KT2触点断开，加热电阻停止加热，当温度回落到49℃时，KT2触点闭合，且KT1触点也处于闭合状态时，加热电阻连通进行加热操作。

如图3，第三温度继电器KT3用于控制风扇低温加热模式，在KT1触点接通时，当第三温度继电器KT3检测到温度低于一定值(例如-10℃)触点闭合，为了对风扇进行低温保护，若温度继续下降到低于一定值(例如-20℃)则触点断开。

例如，当第三温度继电器检测到温度为-11℃时，此时温度过低，在KT1触点接通时(即需要启动加热电阻)，需要对车外屏柜内部加热电阻提供的热量进行均热，KT3触点闭合，启动风扇进行均热。

例如，当第三温度继电器检测到温度为-21℃时，此时温度过低，为避免风扇受损坏，KT3触点断开，风扇停止工作。

如图3，第四温度继电器KT4用于控制风扇冷却模式，当第四温度继电器KT4检测到温度高于一定值(例如40℃)触点闭合，当温度低于一定值(例如20℃)触点断开。

例如，当第四温度继电器检测到温度为41℃时，此时温度过高，需要降低车外屏柜温度，KT4触点闭合，启动风扇冷却低模式，风扇连通进行降温操作。

例如，当第四温度继电器检测到温度为19℃时，此时温度不需要降低，KT4触点断开，风扇不启动。

需要说明的是，根据不同的运行环境以及设备运行温度范围，图3所示的温度阈值可以进行相应的调整，本发明不对此作出限制。

图4显示了根据本发明的一个实施例的用于轨道交通车辆的车外屏柜加热控制方法流程图。

如图4，在步骤S401中，通过温度控制模块依据环境温度以及车辆状态变化，自动对车外屏柜进行温度调节，具有四种温度控制模式，分别为低温加热模式、高温保护模式、风扇低温加热模式以及风扇冷却模式。

如图4，在步骤S402中，通过温度调节模块中的加热单元，在低温加热模式以及风扇低温加热模式下运行，以对车外屏柜进行加热操作。

如图4，在步骤S403中，通过温度调节模块中的风扇单元，在风扇低温加热模式以及风扇冷却模式下运行，用于在风扇低温加热模式下实现车外屏柜均热效果，在风扇冷却模式下实现车外屏柜降温效果。

综上，本发明提供的用于轨道交通车辆的车外屏柜加热控制装置及方法提供了一种针对轨道交通车辆车外屏柜的自动加热控制装置，能够根据环境温度以及车辆状态，例如唤醒前以及唤醒后，对车外屏柜的温度进行实时控制，保障车外屏柜内设备的正常运行，并且摆脱了人工控制，实现了自动温度调节，相对于现有技术的人工控制更加智能，效率更高。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构、处理步骤或材料，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种用于轨道交通车辆的车外屏柜加热控制装置，其特征在于，所述装置包含：

温度控制模块，其用于根据环境温度以及车辆状态变化，自动对所述车外屏柜进行温度调节，具有四种温度控制模式，分别为低温加热模式、高温保护模式、风扇低温加热模式以及风扇冷却模式；

温度调节模块，其包含加热单元以及风扇单元，其中：

加热单元，其在所述低温加热模式以及所述风扇低温加热模式下运行，以对所述车外屏柜进行加热操作，

风扇单元，其在所述风扇低温加热模式以及所述风扇冷却模式下运行，用于在所述风扇低温加热模式下实现车外屏柜均热效果，在所述风扇冷却模式下实现车外屏柜降温效果。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述温度控制模块包含第一温度继电器、第二温度继电器、第三温度继电器以及第四温度继电器，分别对应控制所述低温加热模式、所述高温保护模式、所述风扇低温加热模式以及所述风扇冷却模式。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述加热单元包含加热电阻以及加热电阻启动接触器，所述风扇单元包含风扇以及风扇启动接触器。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包含供电模块，其包含：

正常负载供电单元，其用于在所述轨道交通车辆唤醒后为所述装置进行供电；

蓄电池供电单元，其用于在所述轨道交通车辆唤醒前为所述装置进行供电；

高压供电单元，其用于为所述加热单元供电。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述正常负载供电单元包含24V供电源、第一断路器以及第二断路器，所述蓄电池供电单元包含24V蓄电池以及第三断路器，所述高压供电包含750V供电源。

6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包含唤醒模块，其包含：

常闭继电器，在所述轨道交通车辆唤醒前，所述常闭继电器的常闭触点处于闭合状态，所述轨道交通车辆通过所述蓄电池单元供电；

常开继电器，在所述轨道交通车辆唤醒后，所述常开继电器的常开触点处于闭合状态，所述轨道交通车辆通过所述正常负载供电单元供电；

唤醒单元，在所述轨道交通车辆唤醒前，所述唤醒单元通过接收地面运行控制中心的加热启动命令启动所述装置。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一温度继电器的第一端连接所述唤醒模块，所述第一温度继电器的第二端连接所述第二温度继电器的第一端以及所述第三温度继电器的第一端，所述第二温度继电器的第二端连接所述加热电阻启动接触器，所述第三温度继电器的第二端连接所述风扇启动接触器以及所述第四温度继电器的第一端。

8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包含状态监控模块，其用于对所述第一温度继电器、所述第二温度继电器、所述第三温度继电器、所述第四温度继电器、所述加热电阻启动接触器、所述风扇启动接触器、所述第一断路器、所述第二断路器以及所述第三断路器进行实时状态监视以及故障监测。

9.如权利要求2-8中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一温度继电器、所述第二温度继电器、所述第三温度继电器以及所述第四温度继电器替换为对应的温度传感器。

10.一种用于轨道交通车辆的车外屏柜加热控制方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：

通过温度控制模块依据环境温度以及车辆状态变化，自动对所述车外屏柜进行温度调节，具有四种温度控制模式，分别为低温加热模式、高温保护模式、风扇低温加热模式以及风扇冷却模式；

通过温度调节模块中的加热单元，在所述低温加热模式以及所述风扇低温加热模式下运行，以对所述车外屏柜进行加热操作；

通过温度调节模块中的风扇单元，在所述风扇低温加热模式以及所述风扇冷却模式下运行，用于在所述风扇低温加热模式下实现车外屏柜均热效果，在所述风扇冷却模式下实现车外屏柜降温效果。

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