一種高速動車組換氣裝置的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高速動車組換氣裝置的控制方法，將車外環(huán)境溫度至少分成低、高二個溫度區(qū)間；當車外環(huán)境溫度在所述低溫度區(qū)間內時，根據(jù)車輛運行速度控制換氣裝置的風機運轉頻率，當車輛運行速度大于或等于設定值時，控制所述換氣裝置的風機以高速運轉頻率運轉，當車輛運行速度小于設定值時，降低所述換氣裝置風機的運轉頻率；當車外環(huán)境溫度在所述高溫度區(qū)間內時，控制所述換氣裝置的風機以低于所述高速運轉頻率的一個恒定頻率運轉。本發(fā)明根據(jù)車速和車外溫度對換氣裝置進行控制，可以降低車輛低速運行時的噪音及在高溫環(huán)境下運營時空調的新風熱負荷。
【專利說明】一種高速動車組換氣裝置的控制方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高速動車組換氣裝置，特別涉及一種高速動車組換氣裝置的控制 方法，屬于軌道車輛控制【技術領域】。

【背景技術】
[0002] 由于高速動車組都是密封結構，為保證車廂內的新風供應和廢氣排放，在高速動 車組上設置有強制為車廂內空氣進行換氣的換氣裝置。為了防止車外壓力波動傳到車內， 部分動車組使用供排氣一體的連續(xù)換氣裝置。該換氣裝置主要通過高靜壓同軸風機實現(xiàn)車 廂內進新風排廢氣和控制車內壓力波動功能。換氣裝置工作時，若風機頻率恒定，則換氣裝 置進排風量為固定值。車輛低速運行時換氣裝置工作時的噪音較大，且高溫季節(jié)由于新風 負荷較大將導致空調制冷效果變差，車廂內溫度升高，對車廂內舒適度影響較大。
[0003] 為了解決車輛低速運行時換氣裝置噪音大的問題，在專利號為200410058859. 4 的專利"車輛用換氣裝置以及空調裝置的運轉方法"中，使用地點檢測和車輛檢測來檢測車 輛接近停車車站的情況，在車輛停止時降低換氣裝置的運轉量或使其停止，以降低車內噪 音，同時，由于換氣裝置運轉量降低，空調熱負荷減少，控制空調裝置的室內送風機、室外送 風機、壓縮機的轉速減半，以進一步降低車輛在進站停車時的噪音。此種控制方法，僅是通 過判斷是否接近停車車站而控制換氣裝置和空調裝置的運轉頻率，達到降低車輛低速運行 或停車時車內噪音的目的。
[0004] 另外，在現(xiàn)有技術中，在室外溫度較高或較低的情況下，會通過采用全熱交換器和 新風機對要進入客室內的新風進行預冷或預熱，以保證不增加空調器的熱負荷。這種方式， 結構較為復雜，適用于家用空調和商用空調，不適合用于高速動車組，會大幅增加整車重 量，無法滿足車輛輕量化的要求，同時也無法精確控制車內的壓力波動，無法保證車輛乘坐 的舒適度。


【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明主要目的在于解決上述問題和不足，提供一種高速動車組換氣裝置的控制 方法，該方法根據(jù)車速和車外溫度對換氣裝置進行控制，可以降低車輛低速運行時的噪音 及在高溫環(huán)境下運營時的空調新風熱負荷。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是：
[0007] -種高速動車組換氣裝置的控制方法，將車外環(huán)境溫度至少分成低、高二個溫度 區(qū)間；當車外環(huán)境溫度在所述低溫度區(qū)間內時，根據(jù)車輛運行速度控制換氣裝置風機的運 轉頻率，當車輛運行速度大于或等于設定值時，控制所述換氣裝置的風機以高速運轉頻率 運轉，當車輛運行速度小于設定值時，降低所述換氣裝置風機的運轉頻率；當車外環(huán)境溫度 在所述高溫度區(qū)間內時，根據(jù)車外環(huán)境溫度控制所述換氣裝置風機的運轉頻率。
[0008] 進一步，將所述高溫度區(qū)間再劃分為中高、更高兩個溫度區(qū)間，在所述中高溫度區(qū) 間內，控制所述換氣裝置的風機以第一運轉頻率運轉，在所述更高溫度區(qū)間內，控制所述換 氣裝置的風機以第二運轉頻率運轉，所述第二運轉頻率低于第一運轉頻率，所述第一運轉 頻率和第二運轉頻率均低于所述高速運轉頻率。
[0009] 進一步，所述換氣裝置的第一運轉頻率處于所述高速運轉頻率的75-85%范圍內。
[0010] 進一步，所述換氣裝置的第二運轉頻率處于所述高速運轉頻率的50-60 %范圍內。
[0011] 進一步，當車外環(huán)境溫度在所述低溫度區(qū)間內且車輛運行速度小于設定值時，控 制所述換氣裝置的風機以低速運轉頻率運轉。
[0012] 進一步，所述低速運轉頻率處于所述高速運轉頻率的75-85%范圍內。
[0013] 進一步，所述車輛運行速度的設定值為160km/h。
[0014] 進一步，所述低溫度區(qū)間的范圍為Tl彡33°C。
[0015] 進一步，所述中高溫度區(qū)間的范圍為33 °C < T2彡41 °C，更高溫度區(qū)間的范圍為T3 >41。。。
[0016] 進一步，所述換氣裝置設置有變頻器，所述風機為變頻風機，所述變頻器控制所述 風機運轉。
[0017] 綜上內容，本發(fā)明提供的一種高速動車組換氣裝置的控制方法，在換氣裝置正常 工作時，根據(jù)車外環(huán)境溫度和車輛速度進行風機頻率調整，其中以車外環(huán)境溫度信號優(yōu)先 控制，車輛速度控制同時進行兼顧，從而合理控制車廂內的進排風量，以降低空調新風熱負 荷和車輛低速運行時的噪聲，保證車輛在高溫季節(jié)和低速運行時乘坐的舒適性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1是本發(fā)明結構示意圖。

【具體實施方式】
[0019] 下面結合附圖與【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細描述：
[0020] 本發(fā)明提供了一種高速動車組換氣裝置的控制方法，根據(jù)車輛的運行速度和車外 環(huán)境溫度來進行換氣裝置運轉頻率的切換，在降低車輛低速運行時換氣裝置工作噪音的同 時，考慮到降低高溫季節(jié)空調新風熱負荷。當車外環(huán)境溫度在低溫度區(qū)間內時，根據(jù)車輛運 行速度控制換氣裝置風機的運轉頻率，當車外環(huán)境溫度在高溫度區(qū)間內時，根據(jù)車外環(huán)境 溫度控制換氣裝置風機的運轉頻率。
[0021] 高速動車組每節(jié)車廂配備有兩套空調機組和一套換氣裝置，空調機組和換氣裝置 均安裝于車下。在換氣裝置內設置高靜壓同軸風機，可向車廂內送新風和將車廂內的廢氣 排出，同時換氣裝置還具有控制車內壓力波動的功能。換氣裝置設置有控制單元及變頻器， 風機采用變頻風機，由變頻器控制風機運轉。車輛設置有速度傳感器，用于檢測車輛運行速 度，速度信號通過車輛硬線傳遞給換氣裝置；換氣裝置上設置有外溫傳感器，用于檢測外界 環(huán)境溫度。換氣裝置的控制單元接收到速度信號后，通過對比檢測到的外界溫度信號，進行 邏輯判斷，再進而控制風機的運轉頻率。
[0022] 具體的控制方法如下：
[0023] 實施例一：
[0024] 將車外環(huán)境溫度分成低、中高、更高三個溫度區(qū)間，其中，低溫度區(qū)間的范圍為 Tl彡33°C，中高溫度區(qū)間的范圍為33°C< T2彡41°C，更高溫度區(qū)間的范圍為T3 > 41°C。 溫度區(qū)間的劃分主要根據(jù)車輛運營的地區(qū)而定，目前國內地區(qū)外界環(huán)境溫度在33°C以上 一般認為是中高溫，外界環(huán)境溫度在41 °C以上認為是超高溫。
[0025] 當車外環(huán)境溫度在低溫度區(qū)間Tl < 33°C時，換氣裝置無需考慮車外溫度變化對 空調機組新風熱負荷的影響，只根據(jù)車輛運行速度控制換氣裝置的風機運轉頻率，以達到 控制換氣裝置工作噪音的目的。為了簡化控制方法，設置一個車輛運行速度的設定值S，本 實施例中，車輛運行速度的設定值S優(yōu)選采用160km/h。
[0026] 當車輛運行速度大于或等于設定值S時，即當車輛運行速度大于或等于160km/h 時，控制換氣裝置的風機以高速運轉頻率運轉，高速運轉頻率為97Hz，對應的換氣裝置的新 風換氣量大約為1700m3/h。換氣裝置在高速運轉時，雖然風機的工作噪音較大，但相對于車 輛運行時的輪軌噪音、氣動噪音等噪音來說還是相對較小的，換氣裝置的噪音不會突顯出 來。
[0027] 但當車輛進站前、出站時及過隧道和兩車交匯時，會適當降低運行速度，運行速度 降低后，車輛運行時的輪軌噪音、氣動噪音也會有所降低，為了降低換氣裝置工作時的噪 音，而不使換氣裝置工作時的噪音突顯出來，當車輛運行速度小于設定值S時，即車輛運行 速度在160km/h以下時，降低換氣裝置風機的運轉頻率。本實施例中，優(yōu)選控制換氣裝置的 風機以低速運轉頻率運轉，低速運轉頻率為一固定值，經反復實驗驗證，取該固定值處于高 速運轉頻率的75-85%范圍內，優(yōu)選低速運轉頻率為高速運轉頻率的81%，即79Hz，此運轉 頻率對應的換氣量大約為1365m 3/h，以此低速運轉頻率運轉，換氣裝置的噪音也隨之下降， 而且此換氣量依然可以保證車廂內對新鮮空氣的正常需求，完全不會影響乘坐的舒適性。
[0028] 當車外環(huán)境溫度在中高溫度區(qū)間33°C< T2彡41°C內時，由于車外溫度偏高，溫度 較高的新鮮空氣在換氣裝置的作用下進入空調機組，增加了空調機組的新風熱負荷，此時， 控制換氣裝置的風機以低于高速運轉頻率的第一運轉頻率運轉，第一運轉頻率與車輛運行 速度無關，第一運轉頻率為一恒定頻率，處于高速運轉頻率的75-85 %范圍內，為了簡化控 制方法，本實施例中，優(yōu)選，第一運轉頻率與上述的低速運轉頻率相同，均為高速運轉頻率 的81 %，S卩79Hz，此時的換氣量大約為1365m3/h，此換氣量依然可以保證車廂內對新鮮空氣 的正常需求，完全不會影響乘坐的舒適性。由于換氣量的降低，空調機組的新風熱負荷不會 隨著車外環(huán)境溫度的升高而增加，降低了空調機組能耗。在降低新風換氣量的同時，由于風 機頻率降低，還起到了降低換氣裝置工作噪音的作用。
[0029] 當車輛處于極端高溫天氣環(huán)境下，即處于更高溫度區(qū)間T3 > 41°C內，為避免空調 機組的新風熱負荷再進一步提高，控制換氣裝置的風機以第二運轉頻率運轉，第二運轉頻 率低于第一運轉頻率，第二運轉頻率與車輛運行速度無關，第二運轉頻率也為一恒定頻率， 第二運轉頻率處于高速運轉頻率的50-60%范圍內，優(yōu)選，第二運轉頻率與上述的極低速運 轉頻率相同，均為高速運轉頻率的55%，即53Hz，此時的換氣量大約為900m 3/h，此換氣量 依然可以滿足車廂內對新鮮空氣的最低需求，而且在極端高溫環(huán)境下，在新風量與車內溫 度方面，優(yōu)先考慮車內溫度的要求，也能長時間的保證車內舒適度。由于換氣量的進一步降 低，空調機組的新風熱負荷不會隨著車外環(huán)境溫度的升高而有較大的增加，同樣不會增加 空調機組的能耗。在降低換氣量的同時，也起到了進一步降低換氣裝置工作噪音的作用。
[0030] 表1換氣裝置新風量與熱負荷的關系
[0031]

【權利要求】
1. 一種高速動車組換氣裝置的控制方法，其特征在于：將車外環(huán)境溫度至少分成低、 高二個溫度區(qū)間；當車外環(huán)境溫度在所述低溫度區(qū)間內時，根據(jù)車輛運行速度控制換氣裝 置風機的運轉頻率，當車輛運行速度大于或等于設定值時，控制所述換氣裝置的風機以高 速運轉頻率運轉，當車輛運行速度小于設定值時，降低所述換氣裝置風機的運轉頻率；當 車外環(huán)境溫度在所述高溫度區(qū)間內時，根據(jù)車外環(huán)境溫度控制所述換氣裝置風機的運轉頻 率。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種高速動車組換氣裝置的控制方法，其特征在于：將所述 高溫度區(qū)間再劃分為中高、更高兩個溫度區(qū)間，在所述中高溫度區(qū)間內，控制所述換氣裝置 的風機以第一運轉頻率運轉，在所述更高溫度區(qū)間內，控制所述換氣裝置的風機以第二運 轉頻率運轉，所述第二運轉頻率低于第一運轉頻率，所述第一運轉頻率和第二運轉頻率均 低于所述高速運轉頻率。
3. 根據(jù)權利要求2所述的一種高速動車組換氣裝置的控制方法，其特征在于：所述換 氣裝置的第一運轉頻率處于所述高速運轉頻率的75-85%范圍內。
4. 根據(jù)權利要求2所述的一種高速動車組換氣裝置的控制方法，其特征在于：所述換 氣裝置的第二運轉頻率處于所述高速運轉頻率的50-60%范圍內。
5. 根據(jù)權利要求1所述的一種高速動車組換氣裝置的控制方法，其特征在于：當車外 環(huán)境溫度在所述低溫度區(qū)間內且車輛運行速度小于設定值時，控制所述換氣裝置的風機以 低速運轉頻率運轉。
6. 根據(jù)權利要求5所述的一種高速動車組換氣裝置的控制方法，其特征在于：所述低 速運轉頻率處于所述高速運轉頻率的75-85%范圍內。
7. 根據(jù)權利要求1所述的一種高速動車組換氣裝置的控制方法，其特征在于：所述車 輛運行速度的設定值為160km/h。
8. 根據(jù)權利要求1或2所述的一種高速動車組換氣裝置的控制方法，其特征在于：所 述低溫度區(qū)間的范圍為T1彡33°C。
9. 根據(jù)權利要求8所述的一種高速動車組換氣裝置的控制方法，其特征在于：所述中 高溫度區(qū)間的范圍為33°C< T2彡41°C，更高溫度區(qū)間的范圍為T3 > 41°C。
10. 根據(jù)權利要求1所述的一種高速動車組換氣裝置的控制方法，其特征在于：所述換 氣裝置設置有變頻器，所述風機為變頻風機，所述變頻器控制所述風機運轉。
【文檔編號】B61D27/00GK104260739SQ201410441364
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月2日 優(yōu)先權日:2014年9月2日
【發(fā)明者】王宗昌, 周新喜, 于曉良, 夏建軍, 張玉剛, 梁建英, 郭海霞, 劉紹禹, 袁博 申請人:南車青島四方機車車輛股份有限公司