高速列車用空調(diào)新風(fēng)閥精確調(diào)控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于長途全封閉列車的空調(diào)機組新風(fēng)量的精確調(diào)控方法，具體的說，是基 于一種具有量化風(fēng)口面積且風(fēng)口之間可任意組合的風(fēng)閥結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的空調(diào)新風(fēng)閥精確調(diào)控 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前軌道交通成為更多人出行的搭載工具，為保證軌道交通車輛在高速行駛時的 穩(wěn)定性及安全性，無論是地鐵、城際還是高鐵全部采用全密封環(huán)境，并且在列車上都裝有空 調(diào)機組，通過空調(diào)機組中設(shè)置的新風(fēng)閥及回風(fēng)閥的通風(fēng)量的控制，保證車廂內(nèi)環(huán)境的舒適 性?？照{(diào)機組中，回風(fēng)閥主要是將車廂內(nèi)的空氣進(jìn)行內(nèi)循環(huán)，使空氣在車廂內(nèi)相對流通，新 風(fēng)閥主要是將列車外的新鮮空氣引入車廂內(nèi)，與回風(fēng)閥同時作用實現(xiàn)車廂內(nèi)外空氣的循 環(huán)，以保證車內(nèi)空氣的清新。因此，在全密封環(huán)境下，對列車空調(diào)機組的新風(fēng)閥及回風(fēng)閥的 調(diào)控性能要求極其嚴(yán)格。
[0003] 新風(fēng)量進(jìn)入車廂內(nèi)的多少不但會影響車廂內(nèi)空氣的新鮮度，也會影響車廂內(nèi)的溫 度、濕度及壓力，尤其是對于長途運行的高鐵，其時速在350km/h，短短幾十分鐘甚至幾分鐘 內(nèi)，就有可能因為地域環(huán)境的過迀或天氣的驟變，對車廂內(nèi)的氣壓及溫度產(chǎn)生極大影響。而 此時空調(diào)機組的新風(fēng)閥若不及時調(diào)整進(jìn)風(fēng)量就會給車廂內(nèi)乘客帶來不適感，造成乘客因氣 壓及溫度的驟變而感到耳鳴、頭暈甚至嘔吐。
[0004] 目前，高鐵列車空調(diào)機組主要采用定新風(fēng)量控制的傳統(tǒng)控制模式，該定新風(fēng)量控 制模式使得空調(diào)機的新風(fēng)量有固定的兩種或三種模式，不會根據(jù)車廂內(nèi)人員多少的變化或 外界環(huán)境的驟變而適時的做出精細(xì)的調(diào)整，只能進(jìn)行簡單的兩三檔位調(diào)節(jié)，從而造成新風(fēng) 量過多或不足，進(jìn)而會嚴(yán)重影響車廂內(nèi)空氣的品質(zhì)、溫度高低及氣壓大小，無法實現(xiàn)精細(xì)調(diào) 節(jié)，也跟不上世界環(huán)保低碳潮流的步伐。
[0005] 而這種傳統(tǒng)的控制方法也是因為受現(xiàn)有新風(fēng)閥機械結(jié)構(gòu)本身的限制，不容易實現(xiàn) 風(fēng)門的精確調(diào)控，并且頻繁的調(diào)控新風(fēng)閥的進(jìn)風(fēng)量，由于現(xiàn)有新風(fēng)閥結(jié)構(gòu)的限制，就會加重 新風(fēng)閥部件的磨損，在長途高鐵列車行駛過程中，若出現(xiàn)新風(fēng)閥故障，那將會是災(zāi)難性的， 長時間處于密閉車廂內(nèi)的乘客將會感到極大的不適，嚴(yán)重時將出現(xiàn)列車事故。2015年5月 29日，悶熱的天氣下，動車D3206次列車突發(fā)故障導(dǎo)致空調(diào)停運，乘客使用安全錘砸窗透 氣，可見對于密閉高速列車來說，空調(diào)機組的正常運行對車廂內(nèi)的環(huán)境影響有多重要，而新 風(fēng)閥的正常工作更是顯得尤為重要。
[0006] 因此，申請人對傳統(tǒng)的風(fēng)閥結(jié)構(gòu)做出了改進(jìn)，以適應(yīng)長途高鐵頻繁調(diào)控風(fēng)門開啟 面積時，即能精確調(diào)控新風(fēng)量又能降低風(fēng)閥部件的磨損，而新型風(fēng)閥的控制方法也要做出 相適應(yīng)的調(diào)整，以滿足即能為乘客提供舒適的乘車環(huán)境，又能追趕上世界潮流，盡可能的做 到節(jié)能環(huán)保。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提供一種高速列車用空調(diào)新風(fēng)閥精確調(diào)控方法，通過設(shè)置一組可實現(xiàn)任意 組合的量化風(fēng)口，實現(xiàn)了閥門的精細(xì)調(diào)節(jié)，從而解決了空調(diào)機組不能同時滿足車廂環(huán)境舒 適度及節(jié)能環(huán)保的技術(shù)問題。
[0008] 本發(fā)明為實現(xiàn)上述發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是： 高速列車用空調(diào)新風(fēng)閥精確調(diào)控方法，所述方法是基于在引風(fēng)通道中設(shè)置數(shù)控風(fēng)門組 合式切斷閥、并借助各風(fēng)門狀態(tài)的設(shè)置實現(xiàn)對新風(fēng)量的精確調(diào)控；所述方法中還包括在空 調(diào)系統(tǒng)中配置了車廂內(nèi)、外空氣環(huán)境的采樣及分析系統(tǒng)、采樣數(shù)據(jù)的中間存儲單元和內(nèi)外 環(huán)境下車廂內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫，關(guān)鍵是：所述空調(diào)新風(fēng)閥精確調(diào)控方法的具體 步驟中包括： 1) 列車啟動后根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)設(shè)定即時環(huán)境下的新風(fēng)閥口的初始組合形式?jīng)Q定新風(fēng)引 入量，在以上新風(fēng)量初始值控制下形成車廂內(nèi)部空氣質(zhì)量參數(shù)的穩(wěn)定； 2) 啟動采樣數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的比對； 3) 采樣空氣質(zhì)量參數(shù)劣于同等條件下空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)時進(jìn)行步驟4)，否則進(jìn)行步驟 5)； 4) 加大新風(fēng)量10個百分點，待車廂內(nèi)空氣環(huán)境相對穩(wěn)定后返回步驟2); 5) 監(jiān)控、并比對標(biāo)準(zhǔn)能損指數(shù)的變化，超標(biāo)準(zhǔn)時進(jìn)行步驟6)，未超標(biāo)時則返回步驟2); 6) 回調(diào)新風(fēng)量5個百分點，待車廂內(nèi)空氣環(huán)境相對穩(wěn)定后返回步驟2)，并且回調(diào)后新 風(fēng)量以不超過國家標(biāo)準(zhǔn)中公共場所室內(nèi)新風(fēng)量〇. 5立方米/人·分鐘為標(biāo)準(zhǔn)； 重復(fù)步驟2)到6)，形成新風(fēng)量持續(xù)動態(tài)調(diào)控。
[0009] 進(jìn)一步的，步驟3中空質(zhì)量參數(shù)劣于同等條件下的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)包括二氧化碳室內(nèi)濃 度和濕度國家標(biāo)準(zhǔn)；。
[0010] 進(jìn)一步的，步驟5中所說的標(biāo)準(zhǔn)耗能指數(shù)按照以下公式計算： (Δ TXMXK) /W ； 其中Λ T代表車廂內(nèi)外溫差，M代表單位時間新風(fēng)量，K代表空氣溫升系數(shù)，W代表空調(diào) 機組功率。
[0011] 進(jìn)一步的，步驟1)中所述根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)設(shè)定即時環(huán)境下的新風(fēng)閥口的初始組合形 式是指，在列車的始發(fā)站點具有當(dāng)?shù)?、?dāng)季的相對較穩(wěn)定的空氣環(huán)境，這個相對較穩(wěn)定的空 氣環(huán)境存儲在經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫中，列車在當(dāng)?shù)禺?dāng)季每次啟動時對新風(fēng)量的引入，均根據(jù)該預(yù)先 存儲在經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫中的外界空氣環(huán)境確定新風(fēng)閥的初始組合形式。
[0012] 進(jìn)一步的，步驟1)中在以上新風(fēng)量初始值控制下形成車廂內(nèi)部空氣質(zhì)量參數(shù)的穩(wěn) 定是指，列車根據(jù)當(dāng)?shù)禺?dāng)季空氣環(huán)境引入新風(fēng)量后，在車廂內(nèi)形成相對穩(wěn)定的空氣環(huán)境，這 里的相對穩(wěn)定是指車廂內(nèi)空氣環(huán)境參數(shù)的變化范圍相對于列車啟動時小。
[0013] 進(jìn)一步的，所述方法中采用的數(shù)控風(fēng)門組合式切斷閥是在閥體上設(shè)置一組量化風(fēng) 口，所述量化風(fēng)口的通風(fēng)面積按照設(shè)計要求的引風(fēng)通道的總通風(fēng)面積的百分比對應(yīng)設(shè)計； 所述量化風(fēng)口設(shè)有5個，分別設(shè)計為引風(fēng)通道總通風(fēng)面積的5%、10%、20%、40%、50%。
[0014] 進(jìn)一步的，所述具有量化風(fēng)口的數(shù)控風(fēng)門組合式切斷閥的結(jié)構(gòu)中包括：設(shè)置在空 調(diào)系統(tǒng)中引風(fēng)通道上的筒狀閥體、閥體上均布一組量化風(fēng)口，每個風(fēng)口單獨配置的啟、閉風(fēng) 門在同步轉(zhuǎn)動的伸縮撥桿的驅(qū)動下實現(xiàn)風(fēng)口的啟、閉狀態(tài)轉(zhuǎn)換；同步轉(zhuǎn)動的伸縮撥桿限控 在驅(qū)控輪盤對應(yīng)的可控磁控套管中、受控完成對風(fēng)門的驅(qū)動離合、并借助于驅(qū)動輪盤轉(zhuǎn)動 實現(xiàn)啟、閉風(fēng)門的限量轉(zhuǎn)角。
[0015] 進(jìn)一步的，可控磁控套管的結(jié)構(gòu)包括：定位在驅(qū)動輪盤上的套管、設(shè)在套管外的可 控勵磁線圈和套管內(nèi)復(fù)位彈簧。
[0016] 進(jìn)一步的，可控勵磁線圈借助一個觸發(fā)式開關(guān)電路接在勵磁直流電源上，觸發(fā)式 開關(guān)電路的觸發(fā)信號來自于空調(diào)管理電路、借助于發(fā)出的可控勵磁線圈的編碼選通。
[0017] 進(jìn)一步的，所述風(fēng)門上設(shè)有與伸縮撥桿相配套的對接插槽，兩者結(jié)合形成驅(qū)動離 合結(jié)構(gòu)。
[0018] 本發(fā)明涉及的風(fēng)閥調(diào)控方法的基礎(chǔ)是，具有可調(diào)控組合的量化風(fēng)口的切斷閥，量 化風(fēng)口的設(shè)計要求可以按照通風(fēng)道總面積的百分比設(shè)計，也可以按照需求進(jìn)行設(shè)計。將風(fēng) 口量化增加了風(fēng)閥精確調(diào)控的準(zhǔn)確度及可能性，使高速列車的空調(diào)機組在滿足旅客舒適度 要求的前提下，最大程度的實現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保，與世界潮流接軌。
[0019] 除此之外，新風(fēng)閥調(diào)控方法還以車廂內(nèi)、外空氣環(huán)境的采樣及分析系統(tǒng)，以及內(nèi)外 環(huán)境下車廂內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，通過將即時采集的空氣質(zhì)量及環(huán)境數(shù)據(jù) 與經(jīng)驗參數(shù)進(jìn)行比對，從而驅(qū)控風(fēng)門的組合不斷變化，使車廂內(nèi)的空氣環(huán)境達(dá)到一個標(biāo)準(zhǔn) 的舒適度。在滿足乘車環(huán)境舒適的條件下，就要進(jìn)一步的考慮空調(diào)機組的節(jié)能環(huán)保，因此， 在車廂空氣環(huán)境相對穩(wěn)定后，即空氣質(zhì)量參數(shù)等同于或優(yōu)于同條件下的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，那么再 次回調(diào)新風(fēng)量至少為5個百分點，并監(jiān)控和比對標(biāo)準(zhǔn)能損指數(shù)的變化，超標(biāo)準(zhǔn)時回調(diào)新風(fēng) 量5個百分點，并且回調(diào)后的新風(fēng)量以不超過國家標(biāo)準(zhǔn)中公共場所室內(nèi)新風(fēng)量0. 5立方米 /人·分鐘為標(biāo)準(zhǔn)。
[0020] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0021] 圖1是本發(fā)明中新風(fēng)閥的精確調(diào)控流程圖。
[0022] 圖2是本發(fā)明中風(fēng)閥的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖3是圖1的俯視圖。
[0024] 圖4是可控磁控套管的剖示圖。
[0025] 附圖中，1是閥體，2是風(fēng)口，3是風(fēng)門，3-1是伸縮撥桿，3-2是套管，3-3是可控勵 磁線圈，3-4是復(fù)位彈簧，3-5是插槽，4是是驅(qū)控輪盤。
【具體實施方式】
[0026] 結(jié)合附圖1，列車在啟動后開啟新風(fēng)閥引入新風(fēng)，其開啟新風(fēng)閥時，引入新風(fēng)量的 標(biāo)準(zhǔn)是：在始發(fā)站點具有當(dāng)?shù)?、?dāng)季相對較穩(wěn)定的空氣環(huán)境，這個相對較穩(wěn)定的空氣環(huán)境存 儲在經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫中，列車在當(dāng)?shù)禺?dāng)季每次啟動時對新風(fēng)量的引入，均根據(jù)該預(yù)先存儲在經(jīng) 驗數(shù)據(jù)庫中的外界空氣環(huán)境確定新風(fēng)閥的初始組合形式。
[0027] 當(dāng)列車根據(jù)當(dāng)?shù)禺?dāng)季空氣環(huán)境引入新風(fēng)量后，在車廂內(nèi)形成相對穩(wěn)定的空氣環(huán) 境，這里的相對穩(wěn)定是指車廂內(nèi)空氣環(huán)境參數(shù)的變化相對于列車啟動時要小的多。列車內(nèi) 空氣環(huán)境相對穩(wěn)定后，就要開啟采樣數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的比對，兩者的比對是為了更好的實 現(xiàn)閥門的精確調(diào)控，以達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。
[0028] 即時采樣數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的比對，主要包括二氧化碳濃度的比對、溫度的比對、濕 度的比對、空氣流速的比對等等。當(dāng)采樣空氣質(zhì)量參數(shù)劣于同等條件下空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)參數(shù) 時，加大新風(fēng)量10個百分點，這里的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)包括二氧化碳室內(nèi)濃度和濕度國家標(biāo)準(zhǔn)，待 車廂內(nèi)空氣環(huán)境相對穩(wěn)定后，再重新采樣直至采樣空氣質(zhì)量參數(shù)優(yōu)于或相當(dāng)于同等條件下 空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)；當(dāng)采樣空氣質(zhì)量優(yōu)于或等同于同等條件下空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)時，則開 始考慮能損是否符合節(jié)能環(huán)保的標(biāo)準(zhǔn)，具體步驟就是，將采集的到的車廂內(nèi)外溫差Λ T、單 位時間新風(fēng)量Μ、溫升系數(shù)Κ、及空調(diào)機組輸出功率W等參數(shù)根據(jù)公式：（Λ ΤΧΜΧΚ) /W進(jìn) 行處理后，與標(biāo)準(zhǔn)能損指數(shù)進(jìn)行比對，若超出標(biāo)準(zhǔn)，則回調(diào)新風(fēng)量5個百分點，并且回調(diào)后 新風(fēng)量以不