高海拔多车厢客运车辆用制氧供氧系统的制作方法

1.本实用新型涉及用于高海拔旅客运输的制氧供氧设备技术领域，具体涉及一种高海拔多车厢客运车辆用制氧供氧系统。


背景技术：

2.目前，铁路运输仍是高海拔地区旅客运输的主要方式，由于高海拔地区随着海拔升高、氧分压降低，使得空气中的氧含量较平原低，会引起人体出现短时急性缺氧或长期慢性缺氧。现有的高海拔铁路运输车辆一般采用分布式供氧方式，即氧气通过管路输往车厢内，在某些位置设置终端供氧接口，氧气吸入器插入后，再与鼻塞/鼻导管或面罩连接以供吸氧，氧气来源可以是制氧设备供氧、液氧供氧或氧气瓶供氧。采用液氧或氧气瓶供氧，安全性差，不符合铁路旅客运输的相关规定。
3.针对制氧机供氧，现有高海拔铁路运输车辆一般使用分散制氧、分散供氧的方式来应对人体缺氧情况，即铁路运输车辆的每节车厢独立安装制氧设备，采用弥散式供氧或分布式供氧，或者二者结合的方式供氧。每节车厢制氧供氧系统的典型布置方式如图1所示，制氧机下部01设置在车箱体05的底部，制氧机上部02设置在车厢体05的内部，送氧通道03通常设置在车箱体05的顶部，并在送氧通道03上开设多个出氧口，为车厢内供氧。由于制氧机设备工作噪音大，占用车厢空间，影响旅客舒适性；制氧设备数量多，能源消耗大，维护成本高，不利于节能减排。
4.与铁路旅客运输车辆相似，高海拔线路和桥隧维护工作中，用于运输工作人员的线路、桥隧维护车辆通常也设置多节不同功能的车厢，现有的高海拔线路、桥隧维护车辆的制氧供氧方案与铁路旅客运输车辆存在同样的问题。


技术实现要素：

5.为解决现有高海拔客运车辆的制氧供氧方案存在安全性差、因噪音大而影响旅客舒适性、功耗大、维护成本高等问题，本实用新型提供一种高海拔多车厢客运车辆用制氧供氧系统。
6.本实用新型采用以下技术方案：
7.一种高海拔多车厢客运车辆用制氧供氧系统，该系统包括集中布置在制氧舱(4)内的制氧设备组和分布设置在各客运车厢内的供氧设备组，其中：
8.制氧设备组至少设有与一集成控制设备电性连接的制氧设备、增压设备和发电设备，发电设备为制氧设备组供电，增压设备与制氧设备的氧气输出接口连通以输出预定输送压力的氧气；
9.供氧设备组包括：
10.输氧主管道，其与制氧设备组的增压设备连通；
11.多个输氧支路管道，分别与输氧主管道连通并分布设置在各客运车厢内；
12.减压稳压阀和截止电磁阀，依次安装在各输氧支路管道中；和
13.用于监测环境参数的检测设备和控制终端；
14.减压稳压阀、截止电磁阀和检测设备均电连接至控制终端。
15.上述高海拔多车厢客运车辆用制氧供氧系统中，所述制氧舱为一个安装在铁路nx型平车上或xl22车型以及其它车型铁路客车底盘上的独立车厢，其位于列车的车头或车尾处以与客运车厢分离。
16.上述高海拔多车厢客运车辆用制氧供氧系统中，所述制氧舱分区设置，集成有用于安装发电设备的动力舱室、用于安装制氧设备、增压设备的制氧增压舱室和设置有高压氧舱的治疗舱室，高压氧舱与增压设备通过管路连通，每一舱室设有舱门，动力舱室、制氧增压舱室用隔音材料与相邻的治疗舱室隔离，并与客运车厢分离。
17.上述高海拔多车厢客运车辆用制氧供氧系统中，所述制氧增压舱室内设有一动力柜，动力柜与动力舱室内的发电设备通过动力电缆和控制电缆连接，动力柜与制氧设备、增压设备和集成控制设备分别通过电路连接。
18.上述高海拔多车厢客运车辆用制氧供氧系统中，所述制氧设备为以空气为原料的大功率的膜分离制氧机或分子筛式制氧机，至少提供两个氧气输出接口，即第一氧气输出接口和第二氧气输出接口；增压设备至少设置两台，包括第一增压泵和第二增压泵，第一增压泵连通制氧设备的第一氧气输出接口以向氧气瓶灌装机、治疗舱室提供预定压力的高纯度氧气，第二增压泵连通制氧设备的第二氧气输出接口，用于向供氧设备组提供预定压力的氧气。
19.上述高海拔多车厢客运车辆用制氧供氧系统中，输氧主管道设有多节，分别设置在各客运车厢，输氧主管道的各节之间通过标准接口密封连接。
20.上述高海拔多车厢客运车辆用制氧供氧系统中，所述标准接口为标准的软管连接器。
21.上述高海拔多车厢客运车辆用制氧供氧系统中，各车厢内的控制终端与集成控制设备电性连接。
22.上述高海拔多车厢客运车辆用制氧供氧系统中，所述检测设备至少包括氧气浓度传感器，该氧气浓度传感器将检测的氧气浓度值实时上传至控制终端，控制终端根据接收的氧气浓度值与对应客运车厢内预设氧气浓度值的关系来控制常开式的截止电磁阀的打开状态、关闭状态的切换。
23.上述高海拔多车厢客运车辆用制氧供氧系统中，所述增压设备集成有压力传感器，该压力传感器将检测的输氧主管道内的氧气压力值实时上传至集成控制设备，集成控制设备根据接收的氧气压力值与压力上限设定值的关系来控制增压设备和制氧设备的工作状态。
24.采用以上技术手段，本发明具有以下技术效果：
25.(1)本实用新型提供一种适用于高海拔多车厢客运车辆的制氧供氧系统，该系统采用集中制氧、分布式供氧方式，通过将作为噪音源的制氧设备组集中设置在制氧舱内，并将制氧舱作为独立的车厢，与客运车厢分离；通过供氧设备组将氧气分散地接入各个车厢，从而改善客运车厢的噪音干扰，避免占用客运车厢空间，减轻乘客车厢重量，增加乘坐人员的舒适性，同时减少制氧设备的数量，减少能源消耗，降低维修成本，利于节能减排；
26.(2)各车厢之间的输氧主管道之间采用标准接口，可方便地密封连接或断开，便于
车辆根据不同的应用场合或应用场景，对车厢灵活编组，迅速连接使用，例如高海拔地区的管线、桥隧维护车辆的应用场合；
27.(3)采用大功率制氧设备，提供不同流量和氧气纯度的输氧输出接口，并连接不同增压设备以提供不同的输氧通道，既满足各车厢的弥散式吸氧需求(35m3/h、93％)，又能够提供急救用医疗高压氧舱(20m3/h、99.5％)和氧气瓶罐充使用，满足不同需求，保障人员安全。
附图说明
28.图1是现有高海拔多车厢客运车辆的车厢内制氧供氧系统的典型布置示意图；
29.图2a是本实用新型制氧供氧系统的实施例一的结构示意图(仅示出主要部件，部件之间的电连接关系未示出)；
30.图2b是本实用新型制氧供氧系统的实施例一的制氧舱内的布置示意图；
31.图3是本实用新型制氧供氧系统的实施例二的应用场景的典型编组示意图。
32.主要标号：
33.01-制氧机下部，02-制氧机上部，03-送氧通道，04-出氧口，05-车厢体；
34.100-集成控制设备；200-控制终端；300-检测设备；400-动力柜；
35.1-制氧设备，11-第一氧气输出接口，12-第二氧气输出接口，13-第一分离模块，14-第二分离模块，15-空气压缩机；
36.2-增压设备，21-第一增压泵，22-第二增压泵；
37.3-发电设备；
38.4-制氧舱，41-动力舱室，42-制氧增压舱室，43-治疗舱室，44-高压氧舱；
39.5-输氧主管道；6-输氧支路管道；7-减压稳压阀；8-截止电磁阀；9-标准接头；
40.l1～ln(6≤n≤15)-客运车厢序号；
41.s1-移动制氧站，s2-供电车，s3-工具材料车，s4-餐车，s5-宿营车，s6-指挥车，s7-淋浴车。
具体实施方式
42.以下结合具体实施例和附图，对本实用新型高海拔多车厢客运车辆用制氧供氧系统进行详细描述。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
43.在该实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以使可拆卸连接或一体连接；可以是机械连接，也可以电连接(其中，强调“电连接”，可以理解为通过电线、电缆连接或有线、无线信号连接)；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
44.实施例一：
45.高海拔地区的客运车辆主要是铁路旅客运输车辆，例如火车或高铁，但考虑到动力、客源密度等问题，高海拔铁路客运车辆的车厢节数一般在6-15节之间。为应对该客运车
辆内的乘客缺氧状况和高原反应情况，该实施例提供一种适用于高海拔铁路客运车辆的制氧供氧系统，该系统采用集中制氧、分布式供氧的方式，以解决现有高海拔铁路客运车辆的制氧供氧方式存在的噪音大而影响旅客舒适性、功耗大、维护成本高等问题。
46.参见图2a和图2b，该实施例中，用于高海拔铁路客运车辆的制氧供氧系统包括制氧设备组和供氧设备组，制氧设备组包括制氧设备1、增压设备2、发电设备3和集成控制设备100，上述设备集中布置在一制氧舱4内，制氧设备组安装在高海拔铁路客运车辆的制氧舱4内能够实现集中制氧，制氧设备1、增压设备2、发电设备3均电连接至集成控制设备100，发电设备3为制氧设备组的其他设备工作提供电力供应，制氧设备1输出的氧气经增压设备2的增压为供氧设备组或高压氧舱、氧气瓶灌装提供预定输送压力的氧气，来弥补输送过程中的压力损耗；供氧设备组包括输氧主管道5、输氧支路管道6、安装在各输氧支路管道中的减压稳压阀7和截止电磁阀8以及用于监测环境参数的检测设备300和控制终端200，供氧设备组安装在各客运车厢内，供氧设备组通过输氧主管道5与制氧设备组连通，减压稳压阀7、截止电磁阀8和检测设备300均电连接至控制终端。
47.用于安装制氧设备组的制氧舱4设置在高海拔铁路客源列车的车头或车尾处，尽量将主要噪音源的制氧设备与客运车厢分离，例如，制氧舱4作为一个独立车厢可以安装在铁路nx型平车上、xl22车型以及其它车型铁路客车底盘上。如图2b所示，该实施例中，制氧舱4分区设置，集成有动力舱室41、制氧增压舱室42和治疗舱室43，每一舱室设有舱门便于出入及维护，且动力舱室41、制氧增压舱室42与客运车厢分离，并用隔音材料与相邻的治疗舱室43隔离，以改善乘坐人员车厢的噪音干扰，增加乘坐人员的舒适性。
48.其中，制氧设备组中的发电设备3安装在动力舱室41，发电设备3包括但不限于一台或多台配有储油罐的柴油发电机，柴油发电机通过动力电缆和控制电缆接入制氧增压舱室内42设置的一动力柜400，优选的，发电设备3配置大功率发电机组，保证长时间全天候动力供应，为确保长时间电力供应，采用双电机组交替工作方式。
49.制氧设备1和增压设备2设置在制氧增压舱室42内并接入动力柜400，制氧设备1包括但不限于以空气为原料的膜分离制氧机或分子筛式制氧机，可以源源不断的输出氧气，该制氧设备提供多个氧气输出接口，例如，图2b所示，制氧设备1采用大功率膜分离型制氧机，该制氧机配置有空气压缩机15和两个分离模块，即第一分离模块13和第二分离模块14，空气压缩机15以空气为原料进行处理，处理后的气体分别进入两个分离模块进行处理，其中，第一分离模块13设有流量为20m3/h、纯度为99.5％的第一氧气输出接口11，第二分离模块设有流量为35m3/h、纯度为93％的第二氧气流量输出接口12；增压设备2至少配备两台，包括第一增压泵21和第二增压泵22，第一增压泵21连通制氧设备1的第一氧气输出接口11，用于向氧气瓶灌装机、治疗舱室43提供高压、高纯度氧气，第二增压泵22连通制氧设备1的第二氧气输出接口12，用于向供氧设备组提供预定压力(中低压)的氧气，满足各客运车厢的弥散式吸氧需求或鼻吸供氧器、面罩吸氧器吸氧需求。
50.集成控制设备100至少包括控制器(例如plc)和显示器，其设置在治疗舱室43内，与动力柜400通过常规电路连接，用于调节、监视制氧设备组内各设备的工作参数、环境参数，并控制各设备的工作过程；治疗舱室43内还配备有高压氧舱44，高压氧舱44与第一增压泵21通过常规管路连通，能够实现乘坐人员的紧急救治。一个实施例中，第一增压泵21和第二增压泵22自身配置有压力检测传感器，集成控制设备100可以接受第一增压泵21和第二
增压泵22检测到的氧气压力值。
51.显然，根据需要，制氧舱4内还可以配备有空调、排风机、照明、取暖、摄像、环境检测(例如高压氧舱内的氧气浓度和氧气压力检测、输氧主管道内的氧气压力检测)等常规设备，本领域技术人员能够预料或理解，这里不再赘述。
52.参见图2a，供氧设备组采用分布式供氧方式，通过输氧主管道5连通制氧设备组的第二增压泵22，通过连通输氧主管道5的各输氧支路管道6接入各客运车厢。为便于各客运车厢可以自由组合，输氧主管道5设有多节，分别设置在各客运车厢，各节之间(即位于各客运车厢的输氧主管道5之间)通过标准接口9(例如软管连接器)密封连接，可方便地密封连接或断开，便于车辆的车厢任意编组，迅速连接使用；各车厢根据实际情况在车厢合适的位置设置与对应输氧支路管道6连通的氧气弥散喷头和/或多个吸氧端口；减压稳压阀7和截止电磁阀8安装在各输氧支路管道6中，检测设备300包括但不限于氧气浓度传感器、压力传感器和温度传感器，控制终端200至少包括控制器和显示器，该控制器可以是工业领域常用的控制器，例如plc，并配备组态软件通过显示器对减压稳压阀7、截止电磁阀8和各检测设备300进行参数设置与监控。截止电磁阀8为常开电磁阀，只有当氧气浓度传感器检测到的氧气浓度到达车厢内预设氧气浓度值时，控制终端200将控制截止电磁阀8关闭，停止向对应车厢内供氧。
53.另一实施例中，各输氧支路管道6中还配置有流量计，用于测量各车厢氧气供应流量，流量计与控制终端200电连接，控制终端200通过接收流量计检测的氧气流量来判断车厢内氧气浓度，进而根据车厢内预设氧气浓度来控制减压稳压阀7、截止电磁阀8的工作状态。
54.作为一种优选的实施方式，各客运车厢内的控制终端200与集成控制设备100电性连接，可实现在治疗舱室43集中监控各车厢内的各供氧设备工作状况。
55.显然，该实施例的制氧供氧系统也可以布置在其它需要氧气的铁路车辆上。
56.该实施例中，制氧供氧系统的工作过程如下：
57.参数设置：首先根据国标《gb/t 35414-2017高原地区室内空间弥散供氧(氧调)要求》和铁路客运的相关规定，通过集成控制设备分别设置第一增压泵21和第二增压泵22的压力设定值和输氧主管道5内的压力上限设定值，以及通过各控制终端200设置对应车厢的减压稳压阀7的开启压力值、截止电磁阀8的截止压力值和车厢内在不同海拔区域对应的氧气浓度设定值，第二增压泵22的压力设定值大于减压稳压阀7的开启压力值。
58.开启电源，制氧设备1开始制氧：制氧设备1的第一氧气输出接口11通过第一增压泵21向氧气瓶灌装机、治疗舱室43内的高压氧舱44供氧；同时，第二氧气输出接口12通过第二增压泵22向输氧主管道5供氧；当输氧主管道5内的压力值大于减压稳压阀7的开启压力值时，氧气经各输氧支路管道6向对应车厢内供氧，直到该输氧支路管道6内的压力到达减压稳压阀7的开启压力值，则该减压稳压阀7关闭，对应车厢停止供氧，或者控制终端200实时接收监测设备300(即氧气浓度传感器)检测的该车厢内的氧气浓度值，当检测的氧气浓度值达到对应的氧气浓度设定值时，控制终端200控制截止电磁阀8关闭，该客运车厢内停止供氧。
59.增压设备2集成有压力传感器，该压力传感器将检测的输氧主管道5内的氧气压力值实时上传至集成控制设备100，集成控制设备100根据接收的氧气压力值与压力上限设定
值的关系来控制增压设备2和制氧设备1的工作状态，即当集成控制设备100接收到的输氧主管道5内的氧气压力值大于压力上限设定值时，集成控制设备100控制第二增压泵22自动停止增压工作以及制氧设备1停止向输氧主管道5供氧，直到集成控制设备100接收到输氧主管道5内的压力值小于第二增压泵22的压力设定值，再次启动制氧设备1开始制氧。
60.实施例二：
61.实施例一中的制氧供氧系统也可以用在高海拔地区的线路、桥隧维护车辆或机械养路宿营列车上，这类车辆根据不同情况可以灵活编组。图3展示出线路、桥隧维护车辆其中一种编组方式，包括移动制氧站s1、供电车s2、工具材料车s3、餐车s4、多个宿营车s5、指挥车s6和淋浴车s7，需要移动时，机车挂接在两端部的任一端。其中，实施例一提供的制氧供氧系统中的制氧舱4直接布置在供电车s2的前面车厢内、制氧设备组设置在制氧舱4内作为移动制氧站s1，使得安装制氧设备组的制氧舱4设置在线路、桥隧维护车辆远离客运车厢的一端，尽量将主要噪音源的制氧设备与客运车厢分离；供氧设备组布置在其他车厢，与实施一的布置方式相同，各车厢之间输氧主管道5之间通过标准接头9(例如软管连接器)密封连接，便于线路、桥隧维护车辆根据不同维护要求进行机动编组，通过集中式制氧、分布式供氧实现全线路应用，满足管线、桥隧维护现场工作人员生活吸氧需求和医疗急救需求，保障了人员的安全性。
62.显然，实施例一提供的集中制氧、分布式供氧的制氧供氧系统，可以应用于高海拔地区的其他类似的应用场合中。
63.本领域技术人员应当理解，这些实施例或实施方式仅用于说明本实用新型而不限制本实用新型的范围，对本实用新型所做的各种等价变型和修改均属于本实用新型公开内容。