CN113335324A - 一种轨道车辆及其空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道车辆及其空调系统，该空调系统包括空调机组，位于轨道车辆的车顶壁外侧；所述轨道车辆的车厢内部具有新风进口和回风口，分别用于连通车厢内部空间与所述空调机组的新风管路、车厢内部空间与所述空调机组的回风管路，至少与所述新风进口相比，所述回风口设置位置远离所述车顶壁的纵向中心面；并且，部分所述回风口靠近所述轨道车辆的地板一侧设置；本发明中回风口远离车顶壁的纵向中心面，这样与新风进口的横向位置可以尽量大，避免气流短路，并且本发明中的部分回风口位于靠近地板的一侧设置，这样靠近地板位置的气流通过该部分回风口能够进入空调机组的内部，从而改善车厢内部气流组织，提升车辆舒适性。

Description

一种轨道车辆及其空调系统

技术领域

本发明涉及技术领域，特别涉及一种轨道车辆及其空调系统。

背景技术

空调系统是轨道车辆的重要部件之一，空调系统主要是为了实现车厢客舱内部环境温度的舒适性。

当前，空调系统主要包括动力执行部件、控制装置，压缩机和通风机等动力执行部件通常位于车顶，用于向车厢内部提供新风、将车厢内部的部分空气排出，并对新风及回风进行温度调节。而控制装置通常设置于车厢内部的控制柜，用于控制动力执行部件的状态。

当前空调系统多采用顶部送风，顶部回风的方式，该方式容易导致车厢内部气流组织短路，严重影响乘客乘坐的舒适性。

在地铁车辆运行时，由于车内处于正压状态，经常发生车门由于车内压力过大导致关门困难的情况，对车辆的运用产生影响。

因此，如何提高车厢内乘客舒适性，提高车辆运用可靠性，是本领域内技术人员一直关注的技术问题。

发明内容

本发明的一个目的为提供一种车厢内乘客舒适性的空调系统。本发明的另一个目的为提供一种包括上述空调系统的轨道车辆。

本发明提供了一种轨道车辆的空调系统，包括空调机组，位于轨道车辆的车顶壁外侧；所述轨道车辆的车厢内部具有新风进口和回风口，分别用于连通车厢内部空间与所述空调机组的新风管路、车厢内部空间与所述空调机组的回风管路，至少与所述新风进口相比，所述回风口设置位置远离所述车顶壁的纵向中心面；并且，部分所述回风口靠近所述轨道车辆的地板一侧设置。

本发明中回风口远离车顶壁的纵向中心面，这样与新风进口的横向位置可以尽量大，避免气流短路，并且本发明中的部分回风口位于靠近地板的一侧设置，这样靠近地板位置的气流通过该部分回风口能够进入空调机组的内部，从而改善车厢内部气流组织，提升车辆舒适性。

可选的，所述回风口包括第一回风口和第二回风口，所述第一回风口位于所述车顶壁的横向两侧，靠近所述车顶壁端部拐弯段位置；所述第二回风口靠近所述地板设置。

可选的，还包括内饰板，位于车厢内部；所述车顶壁和所述内饰板之间围合形成多个回风腔，各所述回风腔靠近所述车顶壁的横向端部，所述回风腔具有所述第一回风口；形成所述回风腔的所述车顶壁设置有第一开口，用于与所述空调机组的新风管路直接连接。

可选的，所述轨道车辆的侧墙内部形成有回风通道，所述侧墙靠近所述地板的下侧壁段上具有所述第二回风口。

可选的，所述车顶壁和所述内饰板之间还围合形成多个废气容腔，各所述废气容腔靠近所述车顶壁的横向端部，形成所述废气容腔的所述内饰板设有连通所述车厢内部的废气排放口，所述车顶壁设置有连通外部的第二口，所述废气排放口靠近所述车顶壁的端部拐弯段。

可选的，所述空调机组包括机壳，所述机壳集成有压缩机、通风机、冷凝风机、废排风机和控制装置，所述控制装置包括变频控制部件，用于所述压缩机、通风机、废排风机和冷凝风机的变频控制，所述控制装置还包括通讯模块，用于与位于所述车舱内部的触摸屏进行相互通讯。

可选的，所述控制装置预存有通风机风速、车厢载客量、车厢目标温度的关系子模块，所述关系子模块根据预存的所述关系子模块、当前载客量、当前车厢温度、送风温度、空调系统管路压力，调节当前状态所述通风机的风速。

可选的，所述控制装置还预存有压缩机最佳工作性能曲线，所述压缩机最佳工作性能曲线关系为压缩机处于最佳工作状态时饱和压力和饱和温度的关系曲线；所述控制装置还根据所述压缩机最佳工作性能曲线、当前压缩机频率调节所述冷凝风机的转速，使得压缩机处于最佳工作状态。

可选的，所述控制装置还包括风机控制模块，车辆正常运行时，根据新风阀开度、通风机工作频率计算废排风机的工作频率、废排风阀开度，以使得新风量与废排风量在预定比例范围，或者/和，所述风机控制模块还能够根据车门开启指令降低通风机工作频率至30Hz、升高废排风机工作频率至50Hz运动预定时间；

或者/和，所述风机控制模块还能够根据车门关闭指令控制新风阀开度、通风机工作频率计算废排风机的工作频率、废排风阀开度，以使得新风量与废排风量在预定比例范围。

本发明还提供了一种轨道车辆，包括至少一节车厢，还包括上述任一项所述的轨道车辆的空调系统。

附图说明

图1为本发明一种实施例中轨道车辆的空调系统的局部结构示意图；

图2为本发明一种实施例中轨道车辆的车体的俯视示意图；

图3为本发明一种实施例中侧墙中回风通道的局部示意图；

图4为本发明一种实施例中空调机组局部结构的俯视示意图；

图5为本发明一种实施例中通风机工作频率与载客量的关系图。

其中，图1至图4中各附图标记与部件名称之间的一一对应关系

如下：

1空调机组；10机壳；11变频控制部件；12通风机；13冷凝风机；14压缩机；2车顶壁；21拐弯段；2a回风腔；2b车厢内部；3侧墙；2-1新风进口；2-2回风口；2-3废排气口；3a回风通道。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图2，图1为本发明一种实施例中轨道车辆的空调系统的局部结构示意图；图2为本发明一种实施例中轨道车辆的车体的俯视示意图；图3为本发明一种实施例中侧墙中回风通道的局部示意图；图4为本发明一种实施例中空调机组局部结构的俯视示意图。

本发明提供了一种轨道车辆的空调系统，包括空调机组1，位于轨道车辆的车顶壁2外侧；空调机组1主要作用是实现车厢内部2b环境温度调节。空调机组1可以包括压缩机14、通风机12、冷凝风机13和废排风机等部件，其中压缩机14为做功部件，用于提供制冷剂的循环流动并且压缩制冷剂。通风机为进入空调机组1的新风提供动力，冷凝风机为排出空调机组1的气体提供动力，废排风机提供动力以使得车厢内部2b部分气体排至外部环境。

本发明所提供的轨道车辆的车厢内部2b具有新风进口2-1和回风口2-2，分别用于连通车厢内部2b空间与空调机组1的新风管路、车厢内部2b空间与空调机组1的回风管路。也就是说，外界的新风和自车厢内部2b流出的部分回风混合后通过空调机组1换热处理之后沿新风管路流动至新风进口2-1，自新风进口2-1进入车厢内部2b。

本发明中同一空调机组1所对应的新风进口2-1和回风口2-2的数量可以至少为一个，也可以为两个或者两个以上。通常，新风进口2-1的数量为两个以上，回风口2-2的数量也为两个以上，在车厢内部2b间隔预定间距布置，有利于车厢进风和回风均匀。

本发明中与新风进口2-1相比，回风口2-2设置位置远离车顶壁2的纵向中心面；并且，部分回风口2-2靠近轨道车辆的地板一侧设置。本文中给出了新风进口2-1靠近或者位于车顶壁2的中间位置，回风口2-2远离车顶壁2的纵向中心面，位于新风进口2-1的外侧的具体实施例。

本发明中回风口2-2远离车顶壁2的纵向中心面，这样与新风进口2-1的横向位置可以尽量大，避免气流短路，并且本发明中的部分回风口2-2位于靠近地板的一侧设置，这样靠近地板位置的气流通过该部分回风口2-2能够进入空调机组1的内部，从而改善车厢内部2b气流组织，提升车辆舒适性。

在一种具体的实施例中，新风进口2-1靠近车顶壁2的纵向中心面，例如对称布置于车顶壁2的纵向中心面。回风口2-2包括第一回风口2-2和第二回风口2-2，第一回风口2-2位于车顶壁2的横向两侧，靠近车顶壁2端部拐弯段21位置，也就是说，第一回风口2-2的设置位置尽量靠近车顶壁2的横向端部；第二回风口2-2靠近地板设置。

上述实施例中，第一回风口2-2与新风进口2-1之间的距离尽量大，可以优化气体组织流路。第一回风口2-2位于车体顶部位置，第二回风口2-2靠近车体地板位置，空调系统工作时，车厢内不同位置的气体同时通过第一回风口2-2和第二回风口2-2进入空调机组1的回风管路，尽可能大的改善车体内部气体组织，大大提高了车厢内部2b乘客的舒适性。

第一回风口2-2和第二回风口2-2的设置方式很多，以下介绍了一种具体地实施方式。

在一种具体实施方式中，车厢内部2b还包括内饰板，内饰板的主要材质可以参考当前技术，内饰板主要起到装潢作用，遮蔽部分车体结构，提高车厢内部2b的美观性。

本发明中的车顶壁2和内饰板之间围合形成多个回风腔2a，各回风腔2a靠近车顶壁2的横向端部，回风腔2a具有第一回风口2-2；形成回风腔2a的车顶壁2设置有第一开口，用于与空调机组1的新风管路直接连接。也就是说，车顶壁2直接与空调机组1的新风管路连接，无需设置其他中间连接管路。车厢内部2b的部分气流自第一回风口2-2进入回风腔2a，沿第一开口进入空调机组1内部，无需中间管路，简化空调系统的机构，降低车辆整体重量，满足车辆轻量化设计需求。

在一种具体结构中，轨道车辆的侧墙3内部还形成有回风通道3a，侧墙3靠近地板的下侧壁段上具有第二回风口2-2。该实施例中通过侧墙3自身结构形成回风通道3a，无需单独设置其他结构，大大降低车体重量，并且回风通道形成与侧墙3内部不占据车厢内部2b空间，避免对车内布局产生影响。

为了维持车厢内部2b气压的恒定，车厢内部2b在引入新风的同时，还需要将车厢内部2b的部分气体排至外部环境。

在一种具体实施方式中，车顶壁2和内饰板之间还围合形成多个废气容腔，各废气容腔靠近车顶壁2的横向端部，废气容腔和回风腔2a形状可以大致相同，沿纵向布置，这样有利于车体内部外观统一，并且有利于内饰板加工。当然，回风腔2a和废气容腔也可以结构不同。

形成废气容腔的内饰板设有连通车厢内部2b的废气排放口2-3，车顶壁2设置有连通外部的第二口，废气排放口2-3和新风进口2-1二者中新风进口2-1设置位置靠近车顶壁2的纵向中心面，废气排放口2-3靠近车顶壁2端部拐弯段21。

如同背景技术所述当前空调机组1的部分结构设置于车顶，控制装置设置于车厢内部2b，这样会占据车厢内部2b部分空间，影响车内整体布局。

在一种具体实施方式中，空调机组1包括机壳10，机壳10集成有压缩机、通风机、冷凝风机、废排风机和控制装置，控制装置包括变频控制部件11，用于压缩机、通风机、废排风机和冷凝风机的变频控制，变频控制部件11包括通风机变频器、压缩机变频器、废排风机变频器和冷凝风机变频器。控制装置还包括通讯模块，用于与位于车舱内部的触摸屏进行相互通讯。

上述实施例中，空调机组1的动力部件和执行部件均集成于机壳内部，降低了空调机组1对车厢内部2b空间的占据，可以优化车厢内部2b布局。并且上述实施例中压缩机、通风机、冷凝风机和废排风机均为变频控制，可以根据车厢内部2b的实际环境温度和气体质量，控制压缩机、通风机、冷凝风机和废排风机等部件的工作频率，以提高车厢内环境温度调节的灵活性，达到较高舒适性。

在一种具体实施例中，控制装置还可以预存有通风机风速与车厢载客量、车厢目标温度的关系子模块，根据预存的关系子模块、当前载客量、当前车厢温度、送风温度、空调系统管路压力，调节当前状态通风机的风速。例如车厢载客量越大，通风机的风速越大，当前车厢温度与车厢目标温度相差越大，通风机的风速越大。

在一种具体实施例中，轨道车辆的空调系统的控制装置还预存有压缩机最佳工作性能曲线，压缩机最佳工作性能曲线关系为压缩机处于最佳工作状态时饱和压力和饱和温度的关系曲线；控制装置还根据压缩机最佳工作性能曲线、当前压缩机频率调节冷凝风机的转速，使得压缩机处于最佳工作状态。

上述各实施例中，轨道车辆的空调系统的控制装置还包括风机控制模块，车辆正常运行时根据新风阀开度、通风机工作频率计算废排风机的工作频率及废排风阀开度，以使得新风量与废排风量在预定比例范围。该预定比例范围可以为0.8至1.2，理论上为1最佳。下表中给出了载客量、通风机工作频率、新风阀开度、废排风机工作频率及废排风阀开度在不同工况下的数值。

其中，通风机工作频率可以根据载客量而定，例如图5中给出了一种具体实施例中通风机工作频率与载客量之间的关系。

本发明还给出了通风机工作频率根据其他因素进行调节的一种控制逻辑，具体如下：

1、制冷模式下，如客室温度Ti高于制冷目标温度Ts，则应适当提高风机频率，配合压缩机高频运行以达到快速将客室温度降低至设定温度的目的。

实现方式如下：

当19＜Ti≤Ts℃时，通风机以当前载荷对应频率进行运行。

当Ts＜Ti≤Ts+3℃时，开始对通风机频率进行升频，升频曲线的斜率K＝(50Hz-当前载荷频率)/3℃，直到达到最大频率50Hz。

当Ti＞Ts+3℃时，通风机以50Hz频率运行。

2、热泵制热模式下，根据型式试验结果设定高压压力3.0Mpa(R410A制冷剂，正常工作压力应为2.6Mpa左右)。当压力超过3.0Mpa时，通风机频率升高5hz(最高50hz)。当压力低于设定压力值时，通风机频率降低，按照载客量进行控制。

3、制冷时送风温度低于12℃时，提高通风机频率5hz(最高不超过50hz)，当送风温度高于16℃时，通风机恢复原频率；采暖时送风温度高于30℃时，提高通风机频率5hz(最高不超过50hz)，当送风温度高于低于26℃时，通风机恢复原频率。

4、电加热制热模式下，从安全因素考虑，全暖时采用高风量防止电加热温度超标，风机频率恒定50Hz运行；半暖时，风机频率不低于40hz。

另外，本发明中所提供的风机控制模块还能够根据车门开启指令降低通风机工作频率至30Hz、升高废排风机工作频率至50Hz运动预定时间；

或者/和，风机控制模块还能够根据车门关闭指令控制新风阀开度、通风机工作频率计算废排风机的工作频率、废排风阀开度，以使得新风量与废排风量在预定比例范围。该预定比例范围为车辆运行时二者的比例，可以参考上文。

例如：

1、车辆到站打开车门时，网络下发开门指令给空调控制器，通风机开始降低工作频率至30Hz运行，废排风机升高运行频率至50hz；

2、车辆关门到位后，网络下发关门到位指令给空调控制器，空调系统工作频率恢复至正常频率运行；

3、车辆开门降频运行的最大运行时间可以不高于2分钟。

车辆在开关门工况下的风机变频逻辑优先级高于正常工作工况下的其他风机变频控制逻辑。

此外，本发明还提供了一种轨道车辆，包括至少一节车厢，还包括上述任一实施例所属的轨道车辆的空调系统。每一节车厢对应一个空调机组1。

本发明的轨道车辆具有上述空调系统，故该轨道车辆也具有空调系统的上述技术效果。

以上对本发明所提供的一种采样实验装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种轨道车辆的空调系统，其特征在于，包括空调机组，位于轨道车辆的车顶壁外侧；所述轨道车辆的车厢内部具有新风进口和回风口，分别用于连通车厢内部空间与所述空调机组的新风管路、车厢内部空间与所述空调机组的回风管路，至少与所述新风进口相比，所述回风口设置位置远离所述车顶壁的纵向中心面；并且，部分所述回风口靠近所述轨道车辆的地板一侧设置。

2.如权利要求1所述的轨道车辆的空调系统，其特征在于，所述回风口包括第一回风口和第二回风口，所述第一回风口位于所述车顶壁的横向两侧，靠近所述车顶壁端部拐弯段位置；所述第二回风口靠近所述地板设置。

3.如权利要求2所述的轨道车辆的空调系统，其特征在于，还包括内饰板，位于车厢内部；所述车顶壁和所述内饰板之间围合形成多个回风腔，各所述回风腔靠近所述车顶壁的横向端部，所述回风腔具有所述第一回风口；形成所述回风腔的所述车顶壁设置有第一开口，用于与所述空调机组的新风管路直接连接。

4.如权利要求3所述的轨道车辆的空调系统，其特征在于，所述轨道车辆的侧墙内部形成有回风通道，所述侧墙靠近所述地板的下侧壁段上具有所述第二回风口。

5.如权利要求3或者4所述的轨道车辆的空调系统，其特征在于，所述车顶壁和所述内饰板之间还围合形成多个废气容腔，各所述废气容腔靠近所述车顶壁的横向端部，形成所述废气容腔的所述内饰板设有连通所述车厢内部的废气排放口，所述车顶壁设置有连通外部的第二口，所述废气排放口靠近所述车顶壁的端部拐弯段。

6.如权利要求1至4任一项所述的轨道车辆的空调系统，其特征在于，所述空调机组包括机壳，所述机壳集成有压缩机、通风机、冷凝风机、废排风机和控制装置，所述控制装置包括变频控制部件，用于所述压缩机、通风机、废排风机和冷凝风机的变频控制，所述控制装置还包括通讯模块，用于与位于所述车舱内部的触摸屏进行相互通讯。

7.如权利要求6所述的轨道车辆的空调系统，其特征在于，所述控制装置预存有通风机风速、车厢载客量、车厢目标温度的关系子模块，所述关系子模块根据预存的所述关系子模块、当前载客量、当前车厢温度、送风温度、空调系统管路压力，调节当前状态所述通风机的风速。

8.如权利要求6所述的轨道车辆的空调系统，其特征在于，所述控制装置还预存有压缩机最佳工作性能曲线，所述压缩机最佳工作性能曲线关系为压缩机处于最佳工作状态时饱和压力和饱和温度的关系曲线；所述控制装置还根据所述压缩机最佳工作性能曲线、当前压缩机频率调节所述冷凝风机的转速，使得压缩机处于最佳工作状态。

9.如权利要求6所述的轨道车辆的空调系统，其特征在于，所述控制装置还包括风机控制模块，车辆正常运行时根据新风阀开度、通风机工作频率计算废排风机的工作频率、废排风阀开度，以使得新风量与废排风量在预定比例范围；

或者/和，所述风机控制模块还能够根据车门开启指令降低通风机工作频率至30Hz、升高废排风机工作频率至50Hz运动预定时间；

或者/和，所述风机控制模块还能够根据车门关闭指令控制新风阀开度、通风机工作频率计算废排风机的工作频率、废排风阀开度，以使得新风量与废排风量在预定比例范围。

10.一种轨道车辆，包括至少一节车厢，其特征在于，还包括权利要求1至9任一项所述的轨道车辆的空调系统。

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