. Η Α6 Β6 經濟部中央標準局8工消费合作社印製 五、發明説明(1 ) 本發明是開於客車通風方法及装置,和特別鼷於高速 火車之客車通風待殊的具醴實施例。 傅統地,火車客車是利用吸入和排氣導管由各別的電 動鼓風機來通風,藉由該各別的電動鼓風機,空氣從客車 外被聚集且經過客車内部,以及被排出到外面。當操作時 ,外界空氣壓力實質地發生變化。特別當兩列火車相會, 當火車進入或離開隧道壓力産生變動,且更待別地,當兩 列火車在隧道相會時變動更大。假設火車和隧道是有緊密 配合之剖面區域,那麼變動量的大小大約與火車速度平方 成比例。 近年來,更高速的火車己發展完成。超過250公里 /時速度的火車己在傳統軌道上行駛。比300公里/時 還快之火車正在引用,而超過400公里/時速度之磁場 驅動火車正發展在磁浮軌道上行驶。在這情況下有更嚴重 的通風問題必須去克服,這就是上述提過的壓力變動的問 題。特別地,可能超過用於通風条統合理鼓風機之能力範 園。也就是壓力昇的這樣高以致於空氣壓迫回來進入排氣 導管,或如低的壓力無法經吸入導管吸出。在任何的渣兩 種下,在車廂内發生壓力突然的改變使乘客得到所諝不舒 適的★耳塞〃(★ blocked ear ")感覺。 鼓風機的動力己增加來配合消除這問題。然而由於火 車速度增加,這些變化的解決方案並不足以防止在客車内 壓力突變的發生。 JP—A—227850/1987描述一値可以連 (請先閱ί面之注意事項再填寫本頁) -裝_ 訂‘ 線- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)甲4規格(210 X 297公釐) 一 3 - A6 五、發明説明0 ) (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 鑛檢視在客車内壓力的感知器。有一撤處理器連接到感知 器來控制在吸入和排氣導管的節流閥。 我們自己較早設計之EP-A—315108描述一 空氣流動諝節器,其包含從導管相對面兩邊之固定點凸出 横跨導管上的兩届可撓曲板。由於壓力增加造成板子彎曲 使板子之間流動間隙差別減少因此流動率也減少。如此含 有不需要任何控制条統的優點。E P — A — 3 1 5 1 08 也描述在客車外面接近空氣吸入口含有壓力感知器之控制 条統。這感知器連接到控制處理器,當壓力變化率或壓力 改變的程度超過預定之各別的極限時,控制在導管内之可 調整阻尼器的移動和/或鼓風機施放的動力以避免乘客感 到不舒適。 用感知器檢視連鑛颸力和控制處理器之習知技藝条统 是複雜的。另外當極大的壓力發生變化時,它們是無法滿 足要求的。 用可撓曲板之条統是簡單的,但板子自由移動需要實 質的淨空,因此這裝置氣密不足無法應付較大的壓力差異 變化。 經濟部中央標準局R工消费合作社印製 在這兒所提的問題包含要提供客車新穎的通風裝置, 含有新穎通風条統之客車,和新穎的通風客車之法。較好 地,本發明尋找提供這樣的裝置,客車和方法,使得能夠 適用於處在非常高速火車之鼗苛環境下。 在第一偁觀黏下,本發明提供高速客車内之通風裝置 ,其包含用來Μ閉在客車内部與外面之間連通的通風導管 本紙張尺度通用中國國家標準(CNS)甲4规格(210 X 297公釐) -4 - Α6 Β6 經濟部中央標準局S工消費合作社印製 五、發明説明(3 ) 之播門,其特微為: 一感應裝置其含有可受到客車内部與外面之間空氣流 動影響之可移動元件,和 被感應裝置觸動的機構,它僅在可移動元件本身之移 動到達預定程度之後才造成播門開閉通風導管。 逭感應裝置,播門和擋門蘭閉機構也可都用在客車的 吸入導管和排氣導管兩者。 當作感知器來應用之可移動元件是受到内部和外面之 間空氣流動作用,這感應裝置可以依據經驗來設計和諝整 而能播得滿意的結果。這播門開閉機構不受感應裝置産生 作用直到預定的移動量産生才有作用,因此這觭動機構可 以成為例如像機械的限制開關這種的簡單裝置。如此也可 利用可移動元件本身到達預定的低限值時産生的接觸而發 生作用。 可移動元件希望是一籲翼H,其延伸越遇導管,通常 其傺被氣流移動以抵抗一愎原力(較好是彈簧愎原力)。 它本身也許形成一種板片撢簧,且/或被移動以抵抗一或 多镇分開的回復彈簧。在較好的形態中,其像一端被固定 在導管内以産生搖擺的移動。 在第二値觀點中,本發明提供火車車廂之通風裝置, 其包含一導管和用於鼓動空氣經過這導管的風扇; 一可移動擋門用來鬭閉這導管,和用來驅動這可移動 播門之機構; 一可移動的翼Η延伸越遇導管以便在受到流經導管之 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) --裝- 訂· .線. 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)甲4規格(210 X 297公釐) -5 - A6 B6 經濟部中央標準局员工消費合作社印製 五、發明説明(4 ) 空氣的影響下被移動以對抗一復原力。 其中可移動翼片在該翼片移動到一預定的程度時,機 械式地使播門驅動機構作用。 此一裝置可被安裝在火車車廂(例如在客車下面)之 外界部份。 在第三侮觀點中,本發明提供含有通風条統之火車客 車,其包含 一吸入鼓風機,用來從客車外面鼓動空氣經由吸入導 管而到車廂内部;和 一排氣鼓風機,用來從客車内部經由排氣導管將空氣 排到外面; 其特擻為空氣流動感應裝置用在吸入和排氣導管内, 其包含決定在其内的空氣流動是否到達預定低限值之機構 » 且其中擋門是可操作地連接到感應裝置和作動作,以 便於僅當空氣流動到達低限值時,醑閉流經這些導管的空 氣流動。 通常一類似的通風条統將用於含有一些客車之每籲火 車車廂内。 因為上述說明的通風控制装置並不需要任何的撤霣腦 監視条统,這裝置可以在僅有交流電的電源下工作,因為 通常所有這些擋門和感應裝置只需要交流電。 為了安全與方便,也希望在本身失效的事件中連接有 解除擋門期閉機構的機構,以同時開掉各別的鼓風機。如 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •丨裝- .ΤΓ. .線. 本紙張尺度通用中國國家標準(CNS)甲4規格(210 X 297公釐) 一 6 -
ObboB A6 B6 經濟部中央標準局员工消費合作杜印製 五、發明説明(5 ) 此可避免損壊和更容易測出失誤的位置。 在第四信觀點中,本發明提供高速客車通風的方法, 其中吸入鼓風機從客車外面吸入空氣經由吸入導管到内部 ,和排氣鼓風機從客車内部將空氣經由排氣導管排到外面 ,其特徽為: 在排氣和吸入導管内使氣流接觸並抵靠各別之可移動 的感應元件; 當導管内之可移動元件移動的程度到逹一預定值時, 開閉該些導管之個別的一傾; 使該導管保持鼷閉狀態一段預設定的時間,然後再打 開使其允許氣流重新開始流動。 造些方法顯然不需要像習知之方法進行連鑛的感測, 因此不痛要為那感測作用提供複雜和靈敏的裝置。邸使當 壓力發生不平衡延長一段時間,空氣流動情形被感應元件 A抽樣檢査"到毎傾預設定時間消失為止;如果空氣流動 情況仍然太大,導管將立即地再關閉。 這方法也可包含當經遇任一導管之空氣流動率到逹關 鍵值的時侯,同時期閉吸入和排氣導管兩者的概念。 本發明之具體形鼸現在將利用參考附圖之實施例來作 說明,其附園為 園1是顯示通風条統之火車車廂的綸示倒面圖; 園2是通風裝置之第一實施例的剖開的透視圖 圓3是在圄2之A—A地區的剖面圖,其局部地顯示 該裝置之操作狀況; (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)甲4规格(210 X 297公# ) -7 - 經濟部中央標準局8工消费合作杜印製 A6 B6 五、發明説明(6 ) 圖4是在圖2之B—B地區的剖面圖,其顯示一撸門 ♦ » 5是在匾2之C一B地區的剖面圓,其顯示一板片 揮簧; 團6是圔4中間切下來的剖面園,其顯示播門的安裝 情形; 園7顯示説明板片彈簧的位移和經過這裝置的流動率 之間的關供; 圍8顥示在各車中,壓力情況與乘客舒適程度之間的 關像; 鼷9是一部客車之通風条統的条統線路圏; 圓1 0顯示典型地為火車穿遇隧道之領頭車的通風參 數和壓力的變化; 騮1 1顯示對應到圏3之通風装置的第二實施例。 一鐵路的客車70有一通風条統,該条統基本上由一 種電力吸入鼓風機50所構成,該鼓風機從車底部吸入空 氣且通逹一吸入導管51,該導管通常在車的天花板上延 伸。見圖1。沿天花板的導管以一般己知之方式設有若干 通風口。空氣由對鼴的排氣導管53從客車70的内部空 間排出,該導管53沿著接近地板的内部空間延伸。有一 電力的排鼓風機52從内部空間抽出空氣,空氣經過排氣 導管53並被排到外面,鼓風機也位於客車的下面。這種 的安置形態通常是被熟知的。 吸入和排氣管道之出口都有一通風控制裝置1,其配 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)甲4規格(210 X 297公釐) -8 - ------------------------裝------訂------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) Α6 Β6 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 五、發明説明(7 ) 合參考圓2到6將作更詳細的說明。 毎一值控制裝置是含有方形斷面之鐵管所形成的一段 ,朝鼓風機風扇的外面裝設。導管部份有一上游閭口 1 〇 1和下游開口 1 02。面向上游開口有一金羼的板片 揮簧2,其從在一邊的固定座12伸出横跨導管通路大約 四分之三的位置。板片彈簧2是一種例如像冷軋(Cold rolled )不锈鏑片製成彈簧装置的彈簧銅方形簧片。它 佔據導管大部份的高度,但僅佔據寬度之大約四分之三( 在其縱長方向)。一止動條3和一藉由一傾托架4b而被 固定在導管壁的限制開期(單元4皆被固定在導管壁上而離 開板片彈簧2下游一段很短的距離。板片彈簧2具有足夠 的彎曲位移(如園3所示)而使其可接觸到限制開鼷之一 備可移動的致動元件4a,以便可两閉這開鼷。這種移動 的程度也使板片彈簧2緊靠止動條3,而使得其不會作進 一步移動和損害到本身或開蘭。 再下游的地方有一播門機構6、 7,其一直延伸横越 導管。該播門機溝包含一固定播門壁7,其佔據整傾導管 面積,但面向導管的一邊有一序列的通風口17,形成格 子窗使通風的空氣穿過。其他的元件是一可移動的擋門板 6,其在其上游那邊重疊到固定板7的格子窗區,該播門 板本身有一些開孔16形成對應於固定板的格子窗之一格 子窗。因此兩僮板互相配合形成a斷績"(a hit 〇Γ皿i-ss〃)形式的播門,其中對在完金打開或完全鼷閉的情況 之間流通的空氣而言,播門板6之移動僅一小長度(對應 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)甲4規格(210 X 297公釐) ~ 9 ~ (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) • —裝_ 訂 •線_ A6 B6 、-···* « 0 < 五、發明説明(8 ) 開孔的間距)是需要的。這些開孔是平行且狹長的椭圔形 形狀。擋門板6装在導管之頂部和底部上之線性帶動塊 1 1之間(見園6)以便使它移動,其蓮動方向是横向於 導管之産生流動之方向。一小的層板間除留在板6、 7之 間,因此板6、 7不會引起摩擦接觸。當兩组開孔16、 17如圏4所示不配合時,很少的空氣可流遇這擋門。而 當開孔16、17配合時,就能有實際的空氣流動(如圓 6表示)。 一偁線性螺線管5乃相對於導管而被固定,其僳利用 一托架5b被固定到固定板7«螺線管5的移動軸5a固 定到在播門板6上的凸塊,因此當嫘線管5被致動時,其 驅動擋門到達關閉的狀況。這時包括一銜接於導管之相對 倒和播門板6上之另外凸塊之間的回復彈簧8,其可於當 媒線管5不被致動時,把播門回復到打開的狀況。 裝置1之基本的操作情況在圖3内示意地顯示出來( 圖9更明白地顯示)。把原始供應到鼓風機馬逹之中度交 流電壓(AC)電源經變壓器9引導出來(該變壓器使該 電應霣源降低至螵線管5之特定電壓),而經與限制開關 4相連之控制板10,傳送至電磁開闢5,該控制板10 也含有一電磁接觸器,将於後述說明。 簡要地說明,這板Η彈簧2被流過通風導管的空氣而 造成傷斜,其褊斜程度依據空氣流動率和依經驗來決定。 在預定的偏斜程度之後,如圓3顯示,板片彈簧之背面觸 動限制開關4而致動線性螵線管5。如此立卽地驅動該可 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)甲4規格(210 X 297公釐) ------------------------裝------.玎------線 (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) 經濟部中央標準居男工消费合作社印製 -10 - 經濟部中央標準局S工消費合作社印製 A6 __B6_ 五、發明説明(9 ) 移動板6以關閉擋門機構。因為僅需一段非常小的行程S ,故這樣的操作是非常快的。 在圖7内,P線顯示板片彈簧的待m。Q表示通風条 統額定的流動率。R表示過董的流動率,在這情況下通風 機必須期閉,以防止在車内壓力改變造成"耳塞"現象。 R可以從經驗中決定,其結果在圖8表示。圖8顯示一很 大的壓力或一很快的壓力改變如何能造成成耳塞的感覺。 X地匾是容忍匾;1_地區是不舒適區而兩區之間的斜線表 示耳塞感覺的開始。從圖7的方法中,對應於闢閉空氣流 動值R之板Η彈簧之位移就可以決定出來,因此限制開鼷 就放在這設定的位置。當然可以先固定限制開關再選擇板 片彈簧的彈性特性來替代上述的作法。 匾9是一客車通風控制之更詳細的電力条統線路圖。 控制吸入鼓風機和排氣鼓風機之電路都是相同的。電力是 從交流電2 5 Κ V之架空電纜用電棒架2 0經真空斷電開 閭21連接下來的。一主變壓器22使電壓降低到交流 440V之電應,且用於吸入和排氣鼓風機之馬逹26、 31都用這霣力産生動力。這些馬逹都連接斷電開蘭23 (對霣路連通)並且也連接電磁接觸器24和熱感鏺霄器 2 5 (它當作是過載電流保護裝置)。有一電容2 7是用 於起動三相馬達。 線性螺線管5之霄力是從電磁接«器24之輸出端引 出。另一供螺線管5之用的熱感繼電器29是為了偵測其 内部的失誤現象且用以在這失誤現象測出時切斷主電磁接 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)甲4規格(210 X 297公釐) ~ 11 ~ ------------------------裝 訂 線 (請先閲讀背面之注項再塡寫本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 A6 __B6 五、發明説明(l〇 ) «器24。任何這種失誤發生造成螺線管5和霣的鼓風機 也相W地把電力切斷,鼓風機也不操作,因此問題可以很 容易地偵澜出來且將損害減到最少。 另外,因為每镇鼓風機都有自己的板片彈簧2,限制 開鬭4和螵線管5,任何與道些有鼸的問題都僅限制在一 值通風控制單元内和其它節客車之其他的控制裝置不會受 到彩響。 園9也複製限制開鼸4和其與電磁接觸器28之鼷供 (該霣磁接觴器)促使螺線管5作用和不作用。此電路另 包含一計時器30,其保持螵線管5與電源連接 一段預定的時間,邸使當限制開關不再接《時。由此計時 器30造成的預定的時間週期T:通常應該是至少5秒, 較好是10至25秒且最可能是 1 0至2 0秒。 通風裝置1之操作現在將參考一些操作上的例子來作 說明。 首先,考慮到當列車外面的壓力昇高到實質上比内部 壓力高的情況。這時通過吸入装置的空氣流動率增加,而 經遇排氣裝置的空氣流動率減少。通遇吸入装置的空氣流 動快速昇高使板片彈簧彎曲頂靠到限制開鼸4而因此立即 地W閉播門6。因此這吸入流動率就降至零且板片彈簧2 回愎到其休息狀態,並打開限制開開4。然而計時器30 仍使播門保持關閉一段預的時間週期Τι。這週期是相當 地短,且此時排氣流動率很少。因此,只要在客車空間内 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)甲4规格(210 X 297公釐) -12 - (請先間讀背面之注意事项再填寫本頁) 裝· 訂‘
-0i353B A6 B6 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 五、發明説明(11 ) 造成明顯的污染時,通風之資際中止情況就不再繼饋。更 重要地,立即地切斷可能是過量的吸入空氣流通量可防止 离壓擴散到車箱内,因此避免乘客有不舒適的可能性。 從這些情況中可知,即使例如像所說明之吸入裝置的 單一通風控制裝置就可以得到一些好處。然而,如下列所 給之較完整例子,通常是希望有能供吸入和排氣兩者之用 的造種裝置。 匾10顯示含有共同的縱向時間刻度之三傾圔表。事 件一般像指領頭客車以例如大約3 0 0公里/小時的超高 速通遇隧道。 鼷形的頂部顳示客車外部的壓力,和模擬客車通過隧 道時計算内部的壓力。開始的時侯,在外面的相對壓力昇 高到大約300毫米水柱之离值然後經遇大約超過15秒 的時間再降下來。然後外面壓力陡然地降至低於一400 毫米水柱以下之相對壓力。之後,它慢慢地回復到正常的 水準。 式的中間和底部部份顯示通風控制条统的反應結果 。當初始之外面壓力發生時,吸入流動率快速上昇且在幾 秒鑪之内到達3 5米3 /秒之低限值(threshold value )。如此觸發吸入控制装置的限制開蘭4且在吸入裝置上 的播門6便迅速地閘閉吸入導管。客車内部的壓力僅昇高 到外部壓力的一非常小部份。在這階段,排氣流動率降下 來因此排氣導管並未關閉,但卻減小流動率以防止任何過 度的壓力進入客車内部。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝_ 訂· .線_ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)甲4規格(210 X 297公釐) -13 - A6 __B6 五、發明説明(12 ) (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 不管外面的壓力,吸入裝置的計時器30現在就維持 吸入導管一直開閉一段時期Ti :在這案例是15秒。然 後嫘線管5被釋放且回復揮簧8把擋門打開,因此氣流再 重新通過吸入導管。造時外面壓力不再那麽大,因此造成 的吸入流動雖然仍在額定流動RF之上但卻在低限值T之 下。因此兩傾導管都保持打開著。 經濟部中央標準局员工消费合作社印製 然後如上述說明的,外面壓力快速下降。如此造成吸 入流動率減少,因此吸入裝置板片彈簧不會使播門作用。 然而因為低的外面壓力,使排氣流動率急速地增加,且這 排氣流動率快速增加到低限值T,且蘭閉排氣導管的擋門 一段時期T』。在這案例中,吸入和排氣裝置的預設開閉 期Τι是相同的,雖然並不必一定要如此作。在15秒之 後,螵線管5不發生作用且排氣導管被再打開。但外面的 壓力仍然非常低,且所造成之流過排氣裝置的全流動(f-ull flow )仍在低限值之上。然後在一段短時期T2 (例 如2到5秒,其乃對應板片彈簧要操作所需之時間)之後 ,非常快速地,板片揮簧又再度打到限制開颸4,排氣導 管再度鼷閉,。另一傾1 5秒之後這> 取樣"重覆進行: 排氣導管再度打開和流動重新開始但流動率對乘客的舒適 情況而言仍然太离,因此導管再急速鼷閉。 然而在下一值再打閭的動作中,外面壓力正回到正常 值而排氣流動率降到低限值T以下。因此這播門不會再關 閉且通風糸統繼續成為正常情況。 參考匾10的頂部,其顧示儘管外面發生非常大和快 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)甲4规格(210 X 297公釐) -14 ~ 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A6 ___B6_ 五、發明説明(13 ) 速變動的情況,這操作使客車内部壓力變動保持相當小。 在逭情況下保持在圔8的> 2L 〃地區内,乘客不會感到不 舒適。 上述条統的優點很容易被理解。首先,板片彈簧,播 門和計時器互相配合的鬭俱可排除對特製之壓力感測器和 用來連鑛監視其流動率值和用這數值與#考的低限值比較 之電路裝置之需求。在習知技蓊中,需要待定低壓直流電 源來作感澜器和控制單元:而在本發明的裝置中,則並不 需要。替代的是以板片彈簧本身用來當作連續的感澍器, 其具有一建入本身實體構造中之參考值和設定與開鼷致動 器4a的距離。彈簧感測器2是強壯的,不像所熟知的感 知器電路那樣它受電雜訊和類似物的干擾而不可靠。其用 到預設計時器的待性,這簡單的感測器可以週期性地測出 空氣流動情況的”樣本",同時保持乘客空間足夠之隔離 程度。 所説明之裝置不像以前設計之裝置,它能夠對抗由棰 高速火車所造成非常大之壓力的改變。 一有設計技術能力的人將重視到由本發明中可能發展 出其他的具體實施例。 例如,板片彈簧2僅有一可能當作流動的感應機構。 圖1 1顯示其他的可能性,其中一堅固的板片2 <固定在 位於導管铟面的椹軸61上面,且可被移動以對抗張力揮 簧60的復原力(該張力彈簧連接到固定於靠近翼片2 / 之導管上游的凸塊62上面)。須要一額外的止動構件 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)甲4規格(210 X 297公釐) -15 _ ~7Π χ:..'' V:i.. ——.---------------------裝------,玎------.44 (請先閲f面之注意事項再填寫本頁) A6 B6 五、發明説明(14) 位於上游那邊,以保持翼片垂直地頂住彈簧力。 在這特別說明的實施例中,導管僅在通過那特定導管 的流動率被偵測出過大時才會鼷閉。在其他的具鼸實施例 中,可以同時操作,因此在吸入或排氣導管中感應出遇大 的流動率將激發兩傾該導管都作期閉的動作。 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) .裝. 訂. -丨線. 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)甲4規格(210 X 297公釐) -16 -