CN113022615B - 轨道交通车辆及其空调送风均匀性自适应调节方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道交通车辆及其空调送风均匀性自适应调节方法与系统，送风风道为可变动结构，第一腔室和第二腔室之间的隔板组件的倾斜角度可调节，通风组件的通风量可调节，还在第一腔室内增设带有透风孔的挡板组件；不同的载客量对应不同的送风量，根据送风量的不同自适应调节隔板组件的倾斜角度和挡板组件的位置，尽可能地减小了第一腔室内不同位置单位体积风速气流的差异，再加上根据送风量的不同自适应调节通风组件的通风量，使通过通风组件流入到第二腔室内的风速气流尽可能地相同，即实现了送风风道在长度方向上送风均匀性调节，能够满足不同载客量和不同送风量情况下还需保持送风风道送风均匀性的需求。

Description

轨道交通车辆及其空调送风均匀性自适应调节方法与系统

技术领域

本发明属于车辆空调控制技术领域，尤其涉及一种轨道交通车辆及其空调送风均匀性自适应调节方法与系统。

背景技术

随着我国轨道交通领域的快速发展，列车客室的热舒适性越来越得到乘客和业主的关注和重视。客室内热舒适性与空调送风均匀性密切相关，空调送风均匀性在很大程度上决定了客室内的温度均匀性、风速、湿度等关键指标，因此优化空调送风均匀性有着重要的应用意义，它可以极大程度上提高乘客的乘车体验和对产品性能的直观体验。

目前，空调系统的送风风道是影响客室送风均匀性的最关键因素。一般来说，轨道车辆由于其客室空间较长，空调送风风道通常包含动压腔和静压腔，其中动压腔主要实现气流组织在风道内部流动和运输，同时动压腔内的气流组织也会流到静压腔内，静压腔主要实现气流组织由风道经出风口输送到客室内。为了实现空调送风均匀性，在空调系统设计阶段，需要针对空调风道的气流组织特性分布对风道内部结构进行优化设计。目前，为了实现送风均匀性，针对风道内部结构进行优化设计时，通常是在设计阶段或实验阶段通过仿真计算、试验调试等方式来获得较好送风均匀性的风道内部结构设计，此方法一般是选取一种或几种固定的空调送风量和机组压头来进行计算和试验调试，最后通过综合分析选取一种能较好的实现风道送风均匀性的风道内部结构优化方案作为最终设计方案，选取的风道内部结构不能再根据送风量不同而变化。

为了实现在不同的送风量和机组压头情况的风道送风均匀性，风道内部结构设计需要根据空调系统的送风量、机组压头等参数变化而进行调节，即在某一种送风量和机组压头下确定的最终风道内部结构，通常无法很好地适应于空调系统送风量和机组压头变化时的情况，从而无法满足送风均匀性要求。

例如，为了提高车辆客室的舒适性，载客量越大，需要的送风量越大，载客量越小，需要的送风量越小，送风量是随着载客量而变化的。当送风量增大时，动压腔入口(即送风风道入口)、动压腔内风力增大，由于动压腔与静压腔通过隔板隔离开，此时动压腔内的气流更容易流向动压腔后端(远离送风风道入口的一端)，使动压腔后端单位体积的风速气流量相对于动压腔前端来说更多，造成动压腔前端(靠近送风风道入口的一端)由动压腔流入静压腔的气流减少，动压腔后端由动压腔流入静压腔的气流增多，不能满足送风均匀性要求，降低了车辆客室的舒适性。目前风道内部固定结构设计方案在原理和实施上都无法应对轨道车辆，尤其是城轨车辆频繁变化载客量所带来的空调系统制冷/制热量频繁调整时还需保持风道送风均匀性的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轨道交通车辆及其空调送风均匀性自适应调节方法与系统，以解决在不同送风量情况下风道送风均匀性问题，该方法与系统根据载客量和送风风道的送风量，自适应调节送风风道内控制第一腔室/第二腔室的关键结构，满足不同空调送风量情况下的风道送风均匀性的需求，在不同载客量情况下提高空调送风均匀性的适应性，提高车辆客室的舒适性。

本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种轨道交通车辆空调送风均匀性自适应调节方法，其中所述空调的送风风道包括被一倾斜角度可调的隔板组件分隔开的第一腔室和第二腔室、多个设于所述隔板组件上且具有通风量调节功能的通风组件、以及至少一个设于所述第一腔室内且位置可调的挡板组件，在所述挡板组件上设有透风孔，所述自适应调节方法包括以下步骤：

计算或获取车辆的载客量；

根据所述载客量确定空调的送风量；

根据所述送风量调节所述隔板组件的倾斜角度、通风组件的通风量以及挡板组件的位置，实现送风风道在长度方向上的送风均匀性。

本发明中，送风风道为可变动结构，第一腔室和第二腔室之间的隔板组件的倾斜角度可调节，通风组件的通风量可调节，还在第一腔室内增设带有透风孔的挡板组件。不同的载客量对应不同的送风量，根据送风量的不同自适应调节隔板组件的倾斜角度和挡板组件的位置，尽可能地减小了第一腔室内不同位置单位体积风速气流的差异，即减小了第一腔室前端(送风风道入口端)与第一腔室后端(远离送风风道入口的一端)单位体积风速气流之间的差异，再加上根据送风量的不同自适应调节通风组件的通风量，使通过通风组件流入到第二腔室内的风速气流尽可能地相同，即实现了送风风道在长度方向上送风均匀性调节，能够满足不同载客量和不同送风量情况下还需保持送风风道送风均匀性的需求，提高了空调送风均匀性的适应性，提高了车辆客室的舒适性。

进一步地，根据列车空气弹簧的压缩位移量或列车空气弹簧内压强进行所述载客量的计算；或者，根据设于列车上的称重传感器进行所述载客量的计算。

进一步地，当载客量N≤0.5N₀时，空调送风量Q为0.5Q₀；

当0.5N₀＜载客量N≤N₀时，空调送风量Q为Q₀；

当N₀＜载客量N≤2N₀时，空调送风量Q为1.5Q₀；

当2N₀＜载客量N时，空调送风量Q为2Q₀；

其中，N₀为车辆的额定载客量，所述额定载客量是指车辆上的总座位数，每个座位对应一个乘客；Q₀为空调的额定设计风量。

不同车辆型号对应不同的车辆额定载客量，不同空调型号对应不同的额定设计风量，在进行车辆设计时，根据车辆型号进行空调型号的选择和匹配，以满足车辆额定载客量下的送风量需求，满足额定载客量下的送风量需求时的送风量为空调的额定设计风量。通过研究载客量与空调制冷/制热量的匹配关系，将载客量和空调送风量分为四个档次，每个载客量档次匹配对应的送风量，载客量越大，所需送风量也越大，使送风量随着载客量的变化而变化，提高了车辆客室的舒适性。

进一步地，根据所述送风量进行调节的具体实现过程为：

当空调送风量Q为0.5Q₀时，调节所述隔板组件的倾斜角度α为b×α₀，每个通风组件的开孔高度H_i为

每个挡板组件距离送风风道入口的距离L_i为

当空调送风量Q为Q₀时，调节所述隔板组件的倾斜角度α为α₀，每个通风组件的开孔高度H_i为

每个挡板组件距离送风风道入口的距离L_i为

当空调送风量Q为1.5Q₀时，调节所述隔板组件的倾斜角度α为b¹×α₀，每个通风组件的开孔高度H_i为

每个挡板组件距离送风风道入口的距离L_i为

当空调送风量Q为2Q₀时，调节所述隔板组件的倾斜角度α为b²×α₀，每个通风组件的开孔高度H_i为

每个挡板组件距离送风风道入口的距离L_i为

其中，Q₀为空调的额定设计风量；α₀为当空调送风量为Q₀时隔板组件的最佳倾斜角度，倾斜角度是指隔板组件与送风风道长度方向之间的夹角；

为当空调送风量为Q₀时对应的第i个通风组件的最佳开孔高度；

为当空调送风量为Q₀时对应的第j个挡板组件距离送风风道入口的最佳距离；b、b¹、b²、c_i、

d_j、

均为调节比例系数，调节比例系数根据送风风道设计阶段的CFD数值仿真计算优化结果来确定；当空调送风量为Q₀，隔板组件的倾斜角度α为α₀，每个通风组件的开孔高度H_i为

每个挡板组件距离送风风道入口的距离L_i为

时，送风风道的送风均匀性最优。

本发明还提供一种轨道交通车辆空调送风均匀性自适应调节系统，包括控制单元和送风风道；所述送风风道包括被一倾斜角度可调的隔板组件分隔开的第一腔室和第二腔室、多个设于所述隔板组件上且具有通风量调节功能的通风组件、以及至少一个设于所述第一腔室内且位置可调的挡板组件，在所述挡板组件上设有透风孔；在所述第一腔室的一端设有送风风道入口；

所述控制单元，用于计算或获取车辆的载客量；根据所述载客量确定空调的送风量；根据所述送风量调节所述隔板组件的倾斜角度、通风组件的通风量以及挡板组件的位置，实现送风风道在长度方向上的送风均匀性。

进一步地，所述隔板组件包括沿送风风道长度方向设置的隔板、设于所述隔板两端的第一活动板、以及设于所述隔板上的第一调节机构；所述第一调节机构在所述控制单元的控制下旋转，调节所述隔板的倾斜角度。

第一调节机构在控制单元的控制下旋转，从而带动隔板旋转，实现隔板倾斜角度的调节，倾斜角度是指隔板与水平线或送风风道长度方向之间的夹角；为了保证在调节倾斜角度时，隔板两端能够始终抵住送风风道的前后端，隔板的两端均设有第一活动板，通过第一活动板能够适应倾斜角度调节时所需要的隔板长度变化。

优选地，在所述隔板的两端均设有第一凹槽，在所述第一凹槽内设有第一弹簧；所述隔板的两端均通过所述第一弹簧与所述第一活动板连接。

进一步地，所述挡板组件包括沿送风风道宽度方向设置的挡板、设于靠近隔板组件的挡板一端的第二活动板以及第二调节机构；

所述第二调节机构的输出端与所述挡板连接，所述第二调节机构在所述控制单元的控制下直线移动，调节所述挡板在第一腔室内的位置。

第二调节机构在控制单元的控制下沿送风风道长度方向直线移动或者平移，从而带动挡板移动，实现挡板在第一腔室内位置的调节；在第一腔室内设置具有透风孔的挡板，可以有效阻止过多的风速气流从第一腔室前端流到第一腔室后端，从而减小了第一腔室前后端单位体积风速气流的差异；通过第二活动板能够适应挡板在位置移动时第一腔室的宽度变化。

优选地，在靠近所述隔板组件的挡板一端设有第二凹槽，在所述第二凹槽内设有第二弹簧，所述挡板的靠近隔板组件的一端通过所述第二弹簧与第二活动板连接。

进一步地，所述通风组件包括至少一个通风窗、设于每个所述通风窗上且可移动的调节板以及第三调节机构；所述第三调节机构的输出端与每个通风窗上的调节板连接，所述第三调节机构在所述控制单元的控制下上下移动，带动调节板上下移动，从而调节通风窗的开孔高度，实现通风量调节。

本发明还提供一种轨道交通车辆，包括如上所述的轨道交通车辆空调送风均匀性自适应调节系统。

有益效果

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、避免了传统方法中空调系统送风均匀性优化时只能针对某一载客工况下对应的特定送风量，本发明可以根据不同的载客量匹配不同的送风量，根据送风量调节送风风道的可变动结构，实现无论何种载客量工况下的送风均匀性，提高了送风均匀性的自适应能力，提高了乘客的舒适性；

2、不同的载客量与不同的送风量匹配，不同的送风量与不同的送风风道可变参数(即隔板的倾斜角度、通风窗的开孔高度以及挡板的位置)匹配，这种匹配关系为送风风道可变参数的调节提供了依据，降低了控制过程实现的复杂程度，无需再进行复杂的数据处理即可获取送风风道可变参数，提高了控制效率；避免了在送风风道各个出风口设置流量计、压力传感器等设备来获取送风均匀性的判断条件，降低了送风均匀性调节的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中送风风道的结构示意图；

图2是本发明实施例中隔板组件的结构示意图；

图3是本发明实施例中一种轨道交通车辆空调送风均匀性自适应调节方法流程图；

其中，100-送风风道，110-第二腔室，120-第一腔室，130-隔板，131-第一调节机构，132-第一活动板，133-支柱，140-挡板，141-第二调节机构，142-透风孔，143-第二活动板，150-通风窗，151-调节板，152-第三调节机构，160-送风风道入口。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例所提供的一种轨道交通车辆空调送风均匀性自适应调节方法，其中，空调的送风风道100为可变动结构，如图1所示，送风风道100包括被隔板组件分隔开的第一腔室120和第二腔室110、多个设于隔板组件上且具有通风量调节功能的通风组件、以及两个设于第一腔室120内且位置可调的挡板组件。

送风风道入口160位于第一腔室120上，送风风道100出口位于第二腔室110上，靠近送风风道入口160的一端为送风风道100前端或第一腔室120前端，远离送风风道入口160的一端为送风风道100后端或第一腔室120后端；送风气流从送风风道入口160流入第一腔室120的方向为送风风道100长度方向或者第一腔室120长度方向，送风气流从第一腔室120流入第二腔室110的方向为送风风道100宽度方向。

隔板组件具有倾斜角度可调节的功能，隔板组件包括沿着送风风道100长度方向设置的隔板130、设于隔板130两端的第一活动板132、以及设于隔板130中部的第一调节机构131；第一调节机构131在控制单元的控制下旋转，调节隔板130的倾斜角度。倾斜角度是指隔板130与水平线或送风风道100长度方向之间的夹角。

如图2所示，在隔板130中部设置支柱133，隔板130可以通过支柱133可转动地设于送风风道100上。本实施例中，第一调节机构131可以为伺服电机、步进电机或者舵机，第一调节机构131的输入端与控制单元的输出端电性连接，第一调节机构131的输出端与隔板130上的支柱133连接，当第一调节机构131在控制单元的控制下旋转时，隔板130绕支柱133转动，从而改变隔板130的倾斜角度，从而调节第一腔室120前端和后端的宽度。例如，当送风量增大时，控制第一调节机构131顺时针旋转，隔板130的倾斜角度(此处的倾斜角度是指隔板130与水平线或送风风道100长度方向之间的夹角)增大，第一腔室120前端宽度增大，第一腔室120后端宽度减小，从而使流入第一腔室120后端的风速气流减少，停留在第一腔室120前端的风速气流增多，从而减小了单位体积内第一腔室120前端和第一腔室120后端风速气流之间的差异，根据送风量大小调节倾斜角度有利于风速气流更均匀地从第一腔室120流入第二腔室110内。

为了保证在调节隔板130倾斜角度时，隔板130的两端始终能够抵接送风风道100的前端和后端，避免风速气流从隔板130两端流入第二腔室110，在隔板130的两端均设置第一活动板132；在隔板130的两端均设有第一凹槽，在第一凹槽内设有第一弹簧；隔板130的两端均通过第一弹簧与第一活动板132连接。第一活动板132的一端位于第一凹槽内，另一端与送风风道100前端或送风风道100后端抵接，第一凹槽的深度根据倾斜角度调节时隔板130长度变化需求来设置，保证在倾斜角度调节过程中第一活动板132的一端始终位于第一凹槽内，避免了第一活动板132脱离第一凹槽导致风速气流通过脱离处的开口流入第二腔室110。

如图1所示，挡板组件包括沿送风风道100宽度方向设置的挡板140、设于靠近隔板130的挡板140的一端的第二活动板143以及第二调节机构141，在挡板140上设置多个透风孔142，便于风速气流通过透风孔142流入第一腔室120后端；第二调节机构141的输出端与挡板140连接，第二调节机构141在控制单元的控制下直线移动，使挡板140在第一腔室120内沿着第一腔室120长度方向前后移动，从而调节挡板140在第一腔室120内的位置。

本实施例中，第二调节机构141可以为直线电机、伺服电机配合丝杠或导轨、或步进电机配合丝杠或导轨。当第二调节机构141为直线电机时，直线电机的输出端直接与挡板140连接，或者直线电机的输出端通过连杆与挡板140连接，直线电机在控制单元的控制下沿着第一腔室120长度方向直线移动，带动挡板140沿着第一腔室120的长度方向直线移动，从而调节挡板140在第一腔室120内的位置。例如，当送风量增大时，控制挡板140向送风风道入口160方向移动，由于风速气流仅能通过挡板140上的透风孔142流入后端，因此在送风量大时减少了流入第一腔室120后端的风速气流，停留在第一腔室120前端的风速气流增多，从而减小了单位体积内第一腔室120前端和第一腔室120后端风速气流之间的差异，根据送风量大小调节挡板140在第一腔室120的位置有利于风速气流更均匀地从第一腔室120流入第二腔室110内。

当第二调节机构141为伺服电机或步进电机+丝杠副时，伺服电机的输出端与丝杠副的一端连接，丝杠副的另一端与挡板140连接，伺服电机在控制单元的控制下转动，丝杠副在伺服电机的转动下另一端沿着第一腔室120长度方向直线移动，带动挡板140沿着第一腔室120的长度方向直线移动，从而调节挡板140在第一腔室120内的位置。

为了保证在挡板140位置调节时，靠近隔板130的挡板140一端始终能适应第一腔室120的宽度变化(在倾斜角度不为零时)，避免风速气流从挡板140与隔板130之间流入第一腔室120后端，在靠近隔板130的挡板140一端设有第二凹槽，在第二凹槽内设有第二弹簧，挡板140靠近隔板130的一端通过第二弹簧与第二活动板143连接。第二活动板143的一端位于第二凹槽内，另一端与隔板130抵接，第二凹槽的深度根据第一腔室120宽度变化需求来设置，保证在挡板140位置调节过程中第二活动板143的一端始终位于第二凹槽内，避免了第二活动板143脱离第二凹槽导致风速气流通过脱离处的开口流入第一腔室120后端。

如图2所示，在隔板130上设置有多个通风组件，每个通风组件包括至少一个通风窗150、可移动设于每个通风窗150上的调节板151以及第三调节机构152；第三调节机构152的输出端与对应通风组件的调节板151连接，第三调节机构152在控制单元的控制下上下直线移动，带动调节板151上下移动，从而调节通风窗150的开孔高度，实现通风量调节。

本实施例中，第三调节机构152可以为直线电机、伺服电机配合丝杠或导轨、或步进电机配合丝杠或导轨，第三调节机构152的调节原理与第二调节机构141的调节原理类似。调节板151通过滑槽或滑轨设于通风窗150上，在第三调节机构152的控制下，调节板151可以沿着滑槽或滑轨上下移动，从而调节通风窗150的开孔高度，进而调节从第一腔室120流入第二腔室110的风速气流量。从成本考虑，一个第三调节机构152可以对应调节该通风组件中的多个通风窗150，因此每个通风组件可以包括两个、三个、甚至是四个、五个通风窗150；从调节精度考虑，一个第三调节机构152对应调节一个通风窗150，因此每个通风组件包括一个通风窗150。通风组件中的通风窗150数量可以根据成本和调节精度综合来考虑。

多个通风组件中的至少一个通风窗150沿着隔板130长度方向均匀分布于隔板130上，在隔板130倾斜角度调节和挡板140位置调节的基础上，再调节隔板130不同位置的通风窗150开孔高度，进一步使风速气流均匀地从第一腔室120流入第二腔室110，实现了送风均匀性调节。例如，当送风量增大时，控制靠近送风风道100前端的通风窗150的开孔增大，靠近送风风道100后端的通风窗150的开孔减小，使通过靠近送风风道100前端的通风窗150流入至第二腔室110的风速气流增多，通过靠近送风风道100后端的通风窗150流入至第二腔室110的风速气流减少，提高了从第一腔室120流入到第二腔室110的风速气流的均匀性。

如图3所示，本实施例中一种轨道交通车辆空调送风均匀性自适应调节方法包括以下步骤：

1、计算或获取车辆的载客量

轨道列车载客量的计算为现有技术，目前载客量的计算方法有：利用列车空气弹簧的压缩位移量来计算载客量，或者利用列车上的称重传感器来计算载客量。利用空气弹簧的压缩量来计算载客量可参考公开号为CN107830919A，名称为一种城市轨道交通客流监测方法的专利文献。

载客量的计算可以在列车控制单元中完成，列车控制单元再通过网络控制系统将该载客量计算结果发送给本实施例的控制单元，或者直接由本实施例的控制单元来进行载客量的计算。

2、根据载客量确定空调的送风量

通过研究载客量与空调系统制冷/制热量之间的匹配关系，得到不同载客量下空调由送风风道100输送到客室内的送风量，具体来说，根据车辆设计的额定载客量为基础，可将载客量分为若干个档次，每个档次的载客量匹配或对应不同的送风量，保证了该载客量下送风量需求，保证了客室的舒适性，载客量越大，所需送风量也越多。

本实施例中，将载客量分为四个档次，对应有四个档次的送风量，设N₀为车辆的额定载客量，额定载客量是指车辆上的总座位数，每个座位对应一个乘客，例如车辆的总座位数为275，则车辆的额定载客量为275；设Q₀为空调的额定设计风量，在车辆设计时，为了满足车辆送风量的需求，不同额定载客量的车辆匹配不同型号的空调系统，设满足车辆在额定载客量下的送风量需求时的送风量为空调的额定设计风量，则：

当载客量N≤0.5N₀时，空调送风量Q为0.5Q₀；

当0.5N₀＜载客量N≤N₀时，空调送风量Q为Q₀；

当N₀＜载客量N≤2N₀时，空调送风量Q为1.5Q₀；

当2N₀＜载客量N时，空调送风量Q为2Q₀。

每个载客量档次匹配对应的送风量，载客量越大，所需送风量也越大，送风量随着载客量的变化而变化，提高了车辆客室的舒适性。

3、根据送风量调节送风风道100可变参数

送风风道100的可变参数包括隔板130的倾斜角度、挡板140在第一腔室120内的位置以及通风窗150的开孔高度。利用建模软件建立本实施例中的送风风道100的模型，对送风风道100模型进行网格划分后将网格文件导入CFD软件中，在CFD软件中设置送风风道100可变参数和送风量，研究不同送风量与送风风道100可变参数之间的匹配关系，从而得到不同送风量对应的最优送风风道100可变参数，在某一送风量下，按照该送风量对应的最优送风风道100可变参数来进行送风风道100调节，送风均匀性最佳。

将载客量与送风量之间的匹配关系、送风量与最优送风风道100可变参数之间的匹配关系输入至控制单元，当控制单元获取实时载客量时，即根据该实时载客量对应的最优送风风道100可变参数进行隔板130倾斜角度、挡板140在第一腔室120内位置以及通风窗150开孔高度调节，使送风均匀性最佳，保证了任何载客量下车辆空调的送风均匀性，提高了空调送风均匀性的自适应调节能力。

具体地，不同送风量与最优送风风道100可变参数的匹配关系为：

当空调送风量Q为0.5Q₀时，隔板130的倾斜角度α为b×α₀，每个通风窗150的开孔高度H_i为

每个挡板140距离送风风道入口160的距离L_i为

当空调送风量Q为Q₀时，隔板130的倾斜角度α为α₀，每个通风窗150的开孔高度H_i为

每个挡板140距离送风风道入口160的距离L_i为

当空调送风量Q为1.5Q₀时，隔板130的倾斜角度α为b¹×α₀，每个通风窗150的开孔高度H_i为

每个挡板140距离送风风道入口160的距离L_i为

当空调送风量Q为2Q₀时，隔板130的倾斜角度α为b²×α₀，每个通风窗150的开孔高度H_i为

每个挡板140距离送风风道入口160的距离L_i为

其中，Q₀为空调的额定设计风量；α₀为当空调送风量为Q₀时隔板130的最佳倾斜角度，倾斜角度α是指隔板130与送风风道100长度方向之间的夹角；

为当空调送风量为Q₀时对应的第i个通风窗150的最佳开孔高度，i＝1,2,3,…,M，M为通风窗150的数量，第1个通风窗150是指靠近送风风道入口160的通风窗150，第M个通风窗150为靠近第一腔室120后端的通风窗150；

为当空调送风量为Q₀时对应的第j个挡板140距离送风风道入口160的最佳距离，本实施例中，j＝1,2；b、b¹、b²、c_i、

d_j、

均为调节比例系数，这些调节比例系数根据送风风道设计阶段的CFD数值仿真计算优化结果来确定。

当空调送风量为Q₀，隔板130的倾斜角度α为α₀，每个通风窗150的开孔高度H_i为

每个挡板140距离送风风道入口160的距离L_i为

时，送风风道100的送风均匀性最优。在CFD软件中，设置空调送风量为Q₀，不断改变隔板130的倾斜角度、通风窗150的开孔高度以及挡板140距离送风风道入口160的距离，通过CFD软件数值仿真方法计算在不同隔板130的倾斜角度、通风窗150的开孔高度以及挡板140距离送风风道入口160的距离下，送风风道100第二腔室110下表面出风体积流量均匀性，通过对比分析不同送风风道可变参数组合下的出风体积流量均匀性，取送风风道100第二腔室110下表面出风监测面体积流量方差值最小的一组实验结果，此时认为送风风道100的送风均匀性最优，此时所对应的隔板130的倾斜角度、通风窗150的开孔高度以及挡板140距离送风风道入口160的距离被认为是在空调送风量为Q₀时，隔板130的最佳倾斜角度、通风窗150的最佳开孔高度以及挡板140距离送风风道入口160的最佳距离。

当空调送风量Q为0.5Q₀时，利用上述CFD数值仿真方法计算得到在送风量0.5Q₀下，送风风道100中隔板130的倾斜角度、通风窗150的开孔高度以及挡板140距离送风风道入口160的距离的最优参数，此时这些最优参数与空调送风量为Q₀时对应的最优参数的比值即可得到调节比例系数b、c_i、d_j。本实施例中，b的取值范围为1～10，c_i和d_j的取值范围均为1～5。

当空调送风量Q为1.5Q₀时，利用上述CFD数值仿真方法计算得到在送风量1.5Q₀下，送风风道100中隔板130的倾斜角度、通风窗150的开孔高度以及挡板140距离送风风道入口160的距离的最优参数，此时这些最优参数与空调送风量为Q₀时对应的最优参数的比值即可得到调节比例系数b¹、

本实施例中，b¹等于1.2b，

等于0.8d_j，

等于1.4c₁，

等于1.2c₂，

等于0.8c₃，

等于0.6c₄……

当空调送风量Q为2Q₀时，利用上述CFD数值仿真方法计算得到在送风量2Q₀下，送风风道100中隔板130的倾斜角度、通风窗150的开孔高度以及挡板140距离送风风道入口160的距离的最优参数，此时这些最优参数与空调送风量为Q₀时对应的最优参数的比值即可得到调节比例系数b²、c_i ²、d_j ²。本实施例中，b²等于1.4b，

等于0.6d_j，

等于1.8c₁，

等于1.4c₂，

等于0.6c₃，

等于0.4c₄……

利用CFD数值仿真方法进行流量均匀性计算为现有技术，可参考蒲栋提出的“CFD技术在动车组空调送风道设计中的应用”，《现代制造技术与装备》2018年第2期p19～21。

如图1所示，本实施例还提供一种轨道交通车辆空调送风均匀性自适应调节系统，包括控制单元和送风风道100；送风风道100包括被隔板组件分隔开的第一腔室120和第二腔室110、多个设于隔板组件上且具有通风量调节功能的通风组件、以及两个设于第一腔室120内且位置可调的挡板组件。

送风风道入口160位于第一腔室120上，送风风道100出口位于第二腔室110上，靠近送风风道入口160的一端为送风风道100前端或第一腔室120前端，远离送风风道入口160的一端为送风风道100后端或第一腔室120后端；送风气流从送风风道入口160流入第一腔室120的方向为送风风道100长度方向或者第一腔室120长度方向，送风气流从第一腔室120流入第二腔室110的方向为送风风道100宽度方向。

隔板组件具有倾斜角度可调节的功能，隔板组件包括沿着送风风道100长度方向设置的隔板130、设于隔板130两端的第一活动板132、以及设于隔板130中部的第一调节机构131；第一调节机构131在控制单元的控制下旋转，调节隔板130的倾斜角度。倾斜角度是指隔板130与水平线或送风风道100长度方向之间的夹角。

如图2所示，在隔板130中部设置支柱133，隔板130可以通过支柱133可转动地设于送风风道100上。本实施例中，第一调节机构131可以为伺服电机、步进电机或者舵机，第一调节机构131的输入端与控制单元的输出端电性连接，第一调节机构131的输出端与隔板130上的支柱133连接，当第一调节机构131在控制单元的控制下旋转时，隔板130绕支柱133转动，从而改变隔板130的倾斜角度，从而调节第一腔室120前端和后端的宽度。例如，当送风量增大时，控制第一调节机构131顺时针旋转，隔板130的倾斜角度(此处的倾斜角度是指隔板130与水平线或长度方向之间的夹角)增大，第一腔室120前端宽度增大，第一腔室120后端宽度减小，从而使流入第一腔室120后端的风速气流减少，停留在第一腔室120前端的风速气流增多，从而减小了单位体积内第一腔室120前端和第一腔室120后端风速气流之间的差异，根据送风量大小调节倾斜角度有利于风速气流更均匀地从第一腔室120流入第二腔室110内。

为了保证在调节隔板130倾斜角度时，隔板130的两端始终能够抵接送风风道100的前端和后端，避免风速气流从隔板130两端流入第二腔室110，在隔板130的两端均设置第一活动板132；在隔板130的两端均设有第一凹槽，在第一凹槽内设有第一弹簧；隔板130的两端均通过第一弹簧与第一活动板132连接。第一活动板132的一端位于第一凹槽内，另一端与送风风道100前端或送风风道100后端抵接，第一凹槽的深度根据倾斜角度调节时隔板130长度变化需求来设置，保证在倾斜角度调节过程中第一活动板132的一端始终位于第一凹槽内，避免了第一活动板132脱离第一凹槽导致风速气流通过脱离处的开口流入第二腔室110。

如图1所示，挡板组件包括沿送风风道100宽度方向设置的挡板140、设于靠近隔板130的挡板140的一端的第二活动板143以及第二调节机构141，在挡板140上设置多个透风孔142，便于风速气流通过透风孔142流入第一腔室120后端；第二调节机构141的输出端与挡板140连接，第二调节机构141在控制单元的控制下直线移动，使挡板140在第一腔室120内沿着第一腔室120长度方向前后移动，从而调节挡板140在第一腔室120内的位置。

本实施例中，第二调节机构141可以为直线电机、伺服电机配合丝杠或导轨、或步进电机配合丝杠或导轨。当第二调节机构141为直线电机时，直线电机的输出端直接与挡板140连接，或者直线电机的输出端通过连杆与挡板140连接，直线电机在控制单元的控制下沿着第一腔室120长度方向直线移动，带动挡板140沿着第一腔室120的长度方向直线移动，从而调节挡板140在第一腔室120内的位置。例如，当送风量增大时，控制挡板140向送风风道入口160方向移动，由于风速气流仅能通过挡板140上的透风孔142流入后端，因此在送风量大时减少了流入第一腔室120后端的风速气流，停留在第一腔室120前端的风速气流增多，从而减小了单位体积内第一腔室120前端和第一腔室120后端风速气流之间的差异，根据送风量大小调节挡板140在第一腔室120的位置有利于风速气流更均匀地从第一腔室120流入第二腔室110内。

当第二调节机构141为伺服电机或步进电机+丝杠副时，伺服电机的输出端与丝杠副的一端连接，丝杠副的另一端与挡板140连接，伺服电机在控制单元的控制下转动，丝杠副在伺服电机的转动下另一端沿着第一腔室120长度方向直线移动，带动挡板140沿着第一腔室120的长度方向直线移动，从而调节挡板140在第一腔室120内的位置。

为了保证在挡板140位置调节时，靠近隔板130的挡板140一端始终能适应第一腔室120的宽度变化(在倾斜角度不为零时)，避免风速气流从挡板140与隔板130之间流入第一腔室120后端，在靠近隔板130的挡板140一端设有第二凹槽，在第二凹槽内设有第二弹簧，挡板140靠近隔板130的一端通过第二弹簧与第二活动板143连接。第二活动板143的一端位于第二凹槽内，另一端与隔板130抵接，第二凹槽的深度根据第一腔室120宽度变化需求来设置，保证在挡板140位置调节过程中第二活动板143的一端始终位于第二凹槽内，避免了第二活动板143脱离第二凹槽导致风速气流通过脱离处的开口流入第一腔室120后端。

如图2所示，在隔板130上设置有多个通风组件，每个通风组件包括至少一个通风窗150、可移动设于每个通风窗150上的调节板151以及第三调节机构152；第三调节机构152的输出端与对应通风组件的调节板151连接，第三调节机构152在控制单元的控制下上下直线移动，带动调节板151上下移动，从而调节通风窗150的开孔高度，实现通风量调节。

本实施例中，第三调节机构152可以为直线电机、伺服电机配合丝杠或导轨、或步进电机配合丝杠或导轨，第三调节机构152的调节原理与第二调节机构141的调节原理类似。调节板151通过滑槽或滑轨设于通风窗150上，在第三调节机构152的控制下，调节板151可以沿着滑槽或滑轨上下移动，从而调节通风窗150的开孔高度，进而调节从第一腔室120流入第二腔室110的风速气流量。从成本考虑，一个第三调节机构152可以对应调节该通风组件中的多个通风窗150，因此每个通风组件可以包括两个、三个、甚至是四个、五个通风窗150；从调节精度考虑，一个第三调节机构152对应调节一个通风窗150，因此每个通风组件包括一个通风窗150。通风组件中的通风窗150数量可以根据成本和调节精度综合来考虑。

多个通风组件中的至少一个通风窗150沿着隔板130长度方向均匀分布于隔板130上，在隔板130倾斜角度调节和挡板140位置调节的基础上，再调节隔板130不同位置的通风窗150开孔高度，进一步使风速气流均匀地从第一腔室120流入第二腔室110，实现了送风均匀性调节。例如，当送风量增大时，控制靠近送风风道100前端的通风窗150的开孔高度增大，靠近送风风道100后端的通风窗150的开孔高度减小，使通过靠近送风风道100前端的通风窗150流入至第二腔室110的风速气流增多，通过靠近送风风道100后端的通风窗150流入至第二腔室110的风速气流减少，提高了从第一腔室120流入到第二腔室110的风速气流的均匀性。

本实施例中，控制单元可以为单片机、PLC控制器或微处理器等。

以上所揭露的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种轨道交通车辆空调送风均匀性自适应调节方法，其特征在于：其中所述空调的送风风道包括被一倾斜角度可调的隔板组件分隔开的第一腔室和第二腔室、多个设于所述隔板组件上且具有通风量调节功能的通风组件、以及至少一个设于所述第一腔室内且位置可调的挡板组件，在所述挡板组件上设有透风孔，所述自适应调节方法包括以下步骤：

计算或获取车辆的载客量；

根据所述载客量确定空调的送风量；

根据所述送风量调节所述隔板组件的倾斜角度、通风组件的通风量以及挡板组件的位置。

2.如权利要求1所述的轨道交通车辆空调送风均匀性自适应调节方法，其特征在于：根据列车空气弹簧的压缩位移量或列车空气弹簧内压强进行所述载客量的计算；或者，根据设于列车上的称重传感器进行所述载客量的计算。

3.如权利要求1所述的轨道交通车辆空调送风均匀性自适应调节方法，其特征在于：

当载客量N≤0.5N₀时，空调送风量Q为0.5Q₀；

当0.5N₀＜载客量N≤N₀时，空调送风量Q为Q₀；

当N₀＜载客量N≤2N₀时，空调送风量Q为1.5Q₀；

当2N₀＜载客量N时，空调送风量Q为2Q₀；

其中，N₀为车辆的额定载客量，所述额定载客量是指车辆上的总座位数，每个座位对应一个乘客；Q₀为空调的额定设计风量。

4.如权利要求1～3中任一项所述的轨道交通车辆空调送风均匀性自适应调节方法，其特征在于：根据所述送风量进行调节的具体实现过程为：

当空调送风量Q为0.5Q₀时，调节所述隔板组件的倾斜角度α为b×α₀，每个通风组件的开孔高度H_i为

每个挡板组件距离送风风道入口的距离L_i为

当空调送风量Q为Q₀时，调节所述隔板组件的倾斜角度α为α₀，每个通风组件的开孔高度H_i为

每个挡板组件距离送风风道入口的距离L_i为

当空调送风量Q为1.5Q₀时，调节所述隔板组件的倾斜角度α为b¹×α₀，每个通风组件的开孔高度H_i为

每个挡板组件距离送风风道入口的距离L_i为

当空调送风量Q为2Q₀时，调节所述隔板组件的倾斜角度α为b²×α₀，每个通风组件的开孔高度H_i为

每个挡板组件距离送风风道入口的距离L_i为

其中，Q₀为空调的额定设计风量；α₀为当空调送风量为Q₀时隔板组件的最佳倾斜角度，倾斜角度是指隔板组件与送风风道长度方向之间的夹角；

为当空调送风量为Q₀时对应的第i个通风组件的最佳开孔高度；

为当空调送风量为Q₀时对应的第j个挡板组件距离送风风道入口的最佳距离；b、b¹、b²、c_i、

d_j、

均为调节比例系数。

5.一种轨道交通车辆空调送风均匀性自适应调节系统，包括控制单元和送风风道；其特征在于：所述送风风道包括被一倾斜角度可调的隔板组件分隔开的第一腔室和第二腔室、多个设于所述隔板组件上且具有通风量调节功能的通风组件、以及至少一个设于所述第一腔室内且位置可调的挡板组件，在所述挡板组件上设有透风孔；在所述第一腔室的一端设有送风风道入口；

所述控制单元，用于计算或获取车辆的载客量；根据所述载客量确定空调的送风量；根据所述送风量调节所述隔板组件的倾斜角度、通风组件的通风量以及挡板组件的位置。

6.如权利要求5所述的轨道交通车辆空调送风均匀性自适应调节系统，其特征在于：所述隔板组件包括沿送风风道长度方向设置的隔板、设于所述隔板两端的第一活动板、以及设于所述隔板上的第一调节机构；所述第一调节机构在所述控制单元的控制下旋转，调节所述隔板的倾斜角度。

7.如权利要求6所述的轨道交通车辆空调送风均匀性自适应调节系统，其特征在于：在所述隔板的两端均设有第一凹槽，在所述第一凹槽内设有第一弹簧；所述隔板的两端均通过所述第一弹簧与所述第一活动板连接。

8.如权利要求5～7中任一项所述的轨道交通车辆空调送风均匀性自适应调节系统，其特征在于：所述挡板组件包括沿送风风道宽度方向设置的挡板、设于靠近隔板组件的挡板一端的第二活动板以及第二调节机构；

所述第二调节机构的输出端与所述挡板连接，所述第二调节机构在所述控制单元的控制下直线移动，调节所述挡板在第一腔室内的位置。

9.如权利要求8所述的轨道交通车辆空调送风均匀性自适应调节系统，其特征在于：在靠近所述隔板组件的挡板一端设有第二凹槽，在所述第二凹槽内设有第二弹簧，所述挡板的靠近隔板组件的一端通过所述第二弹簧与第二活动板连接。

10.如权利要求5～7中任一项所述的轨道交通车辆空调送风均匀性自适应调节系统，其特征在于：所述通风组件包括至少一个通风窗、设于每个所述通风窗上且可移动的调节板以及第三调节机构；所述第三调节机构的输出端与每个通风窗上的调节板连接，所述第三调节机构在所述控制单元的控制下上下移动，带动调节板上下移动，从而调节通风窗的开孔高度。

11.一种轨道交通车辆，其特征在于：包括如权利要求5～10中任一项所述的轨道交通车辆空调送风均匀性自适应调节系统。

Images