一种基于车外温度及载客量变化的新型城市轨道交通车辆空调控制方法
【专利说明】一种基于车外温度及载客量变化的新型城市轨道交通车辆空调控制方法
技术领域
[0001 ] 本发明涉及一种轨道交通车辆空调控制方法和控制系统，属于车辆空调技术领域。尤其是指一种基于车外温度及载客量变化的新型城市轨道交通车辆空调控制方法。
【背景技术】
[0002]城市轨道交通车辆的车内空调系统目标控制温度是影响乘客热舒适最重要的因素，它直接影响着乘客的人体对流以及辐射热交换。目前由于我国对城市轨道交通车辆空调系统的控制温度的设定没有明确的标准，仍多是借鉴欧洲铁路联盟的WC553标准，该WC553标准的温度控制方法仅引入了车外温度来控制车内外温差。此温控方式以控制车内外温差为核心，未考虑载客量对车内乘客热舒适性的影响。同时，由于欧洲与我国国情不同，适用于欧洲的该WC553标准并不能完全符合我国大载客量的实际运用情况。另一方面，与铁路客车普遍为长大区间不同，城市轨道交通车辆普遍为短区间运营，列车停站开关门频率大，且不同区间载客量的变化差异性较大，使得车厢内实际热负荷也会随之频繁变化，适用于客流量相对恒定的铁路客车的温度控制方式也无法完全适用于城市轨道交通车辆的温度控制。这也是目前我国城市轨道交通车辆客室热舒适环境控制整体水平还无法完全满足人们要求，乘客对于车内环境的冷投诉或热投诉情况仍居高不下的主要原因。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种基于车外温度及载客量变化的新型城市轨道交通车辆空调控制方法，该控制方法同时引入车辆实际载客量及车外环境温度信号作为车内目标控制温度的变量计算参数，更能全面准确的计算出符合该载客量热舒适性需求下的车内目标控制温度。
[0004]本发明的第二个目的在于提供一种基于车外温度及载客量变化的新型城市轨道交通车辆空调控制系统。
[0005]为了实现第一个目的，本发明按照以下技术方案实现:
[0006]一种基于车外温度及载客量变化的新型城市轨道交通车辆空调控制方法，其包括以下步骤:
[0007]S1、根据车外空气温度、车辆载客量及乘客穿衣热阻的条件参数计算所得数据进行多元线性回归，得出基于车外温度和载客量的二元一次车内温度控制模型T_in = kl*T_out_k2*n+k3 ；
[0008]S2、采集车外实时温度信号、及车内载客量信号，导入上述SI步骤的温度控制模型，得到车内目标控制温度；
[0009]S3、采集车内多个区域的实时温度，求平均值，后与S2步骤得到的车内目标控制温度进行比较，根据比较结果自动调整车辆空调机组的工作状态，进而调节空调机组的输出制冷量，实现车内温度的自动调控。
[0010]进一步，所述S2步骤中，车辆设置有用于检测车外温度的车外温度传感器、及用于检测车内载客量的车辆载重传感器。
[0011]进一步，所述S3步骤中，车辆的多个区域分别设置有用于检测车内温度的车内温度米集器。
[0012]为了实现第二个目的，本发明按照以下技术方案实现:
[0013]一种基于车外温度及载客量变化的新型城市轨道交通车辆空调控制系统，包括有车辆空调控制器和空调机组、用于检测车内载客量的车辆载重传感器、用于检测车外温度的车外温度传感器及用于检测车内温度的车内温度采集器。
[0014]进一步，所述车辆空调控制器包括有温度控制模型处理器和温度比较器。
[0015]本发明与现有技术相比，其有益效果为:
[0016](I)通过综合考虑不同地理环境和气候条件下的人体自身新陈代谢率、人体所做的机械功、服装热阻、平均辐射温度、空气温度、空气相对湿度等因素，更能准确的评定满足乘客人体热反应(冷热感)的热舒适性需求；
[0017](2)通过同时引入车辆实际载客量及车外环境温度信号作为车内目标控制温度的变量计算参数，更能全面准确的计算出符合该载客量热舒适性需求下的车内目标控制温度，从而调节空调的制冷量；
[0018](3)通过同时引入车辆实际载客量及车外环境温度信号作为车内目标控制温度的变量计算参数，使空调控制系统更能及时有效的调整空调机组的工作状态，避免载客量较少时段出现车内过冷的现象，降低空调系统的整体工作能耗。
[0019]为了能更清晰的理解本发明，以下将结合【附图说明】阐述本发明的【具体实施方式】。
【附图说明】
[0020]图1是本发明的控制原理框图。
【具体实施方式】
[0021]如图1所示，本发明所述基于车外温度及载客量变化的新型城市轨道交通车辆空调控制系统，包括有车辆空调控制器和空调机组、用于检测车内载客量的车辆载重传感器(该车辆载重传感器可以采用轨道车辆本身具有的载重传感器，利用载重传感器的载重信号即可)、用于检测车外温度的车外温度传感器及用于检测车内温度的车内温度采集器。进一步，所述车辆空调控制器包括有温度控制模型处理器和温度比较器。
[0022]本发明所述基于车外温度及载客量变化的新型城市轨道交通车辆空调控制方法，其包括以下步骤:
[0023]S1、根据车外空气温度、车辆载客量及乘客穿衣热阻的条件参数计算所得数据进行多元线性回归，得出基于车外温度和载客量的二元一次车内温度控制模型T_in = kl*T_out_k2*n+k3 ；
[0024]式中，T_in为车内空气温度，单位为°〇；
[0025]T_out为车外空气温度，单位为°〇；
[0026]η为车内站立密度，单位为人/m2 ；
[0027]kl为与车外空气温度相关联的线性系数；
[0028]k2为与车内站立密度(即载客量)相关联的线性系数；
[0029]k3为根据车外空气温度、车内载客量条件下的修正补偿基数；
[0030]其中，K1、K2和K3的数值确定方法为:(I)通过分析人的穿衣习惯与室外气温的关系，使用插值法，得到服装热阻与室外气温的关联式。(2)通过分析站立密度与车内平均辐射温度的关系，计算不同站立密度下，车内的平均辐射温度，拟合出两种的关联式。(3)服装热阻与平均辐射温度是计算PMV指标的重要影响参数，由此，通过(I)、(2)中计算的关联式，将室外温度与站立密度引入PMV计算公式中。计算不同参数取值下，控制PMV = O时的最佳控制温度。并通过多远线性回归，得到K1、K2、K3的取值，拟合出与载客量和车外气温相关联的温度控制曲线。
[0031]S2、采集车外实时温度信号、及车内载客量信号，导入上述SI步骤的温度控制模型，得到车内目标控制温度；
[0032]S3、采集车内多个区域的实时温度，求平均值，后与S2步骤得到的车内目标控制温度进行比较，根据比较结果自动调整车辆空调机组的工作状态，进而调节空调机组的输出制冷量，实现车内温度的自动调控。
[0033]本发明中车辆载客量、车外环境温度和车内温度信号的采集方法为连续实时采集的方法，并导入基于载客量和车外环境温度的温度控制模型进行换算和比对，以控制车内实际温度达到目标控制温度的目的。
[0034]本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。
【主权项】
1.一种基于车外温度及载客量变化的新型城市轨道交通车辆空调控制方法，其特征在于包括以下步骤: 51、根据车外空气温度、车辆载客量及乘客穿衣热阻的条件参数计算所得数据进行多元线性回归，得出基于车外温度和载客量的二元一次车内温度控制模型T_in = kl*T_out_k2*n+k3 ； 52、采集车外实时温度信号、及车内载客量信号，导入上述SI步骤的温度控制模型，得到车内目标控制温度； 53、采集车内多个区域的实时温度，求平均值，后与S2步骤得到的车内目标控制温度进行比较，根据比较结果自动调整车辆空调机组的工作状态，进而调节空调机组的输出制冷量，实现车内温度的自动调控。
2.根据权利要求1所述一种基于车外温度及载客量变化的新型城市轨道交通车辆空调控制方法，其特征在于:所述S2步骤中，车辆设置有用于检测车外温度的车外温度传感器、及用于检测车内载客量的车辆载重传感器。
3.根据权利要求1所述一种基于车外温度及载客量变化的新型城市轨道交通车辆空调控制方法，其特征在于:所述S3步骤中，车辆的多个区域分别设置有用于检测车内温度的车内温度采集器。
【专利摘要】本发明公开了一种基于车外温度及载客量变化的新型城市轨道交通车辆空调控制方法，其包括以下步骤：S1、根据车外空气温度、车辆载客量及乘客穿衣热阻的条件参数计算所得数据进行多元线性回归，得出基于车外温度和载客量的二元一次车内温度控制模型T_in＝k1*T_out-k2*n+k3；S2、采集车外实时温度信号、及车内载客量信号，导入上述S1步骤的温度控制模型，得到车内目标控制温度；S3、采集车内多个区域的实时温度，求平均值，后与S2步骤得到的车内目标控制温度进行比较，根据比较结果自动调整车辆空调机组的工作状态，进而调节空调机组的输出制冷量，实现车内温度的自动调控。本发明同时引入车辆实际载客量及车外环境温度信号作为车内目标控制温度的变量计算参数，更能全面准确的计算出符合该载客量热舒适性需求下的车内目标控制温度。
【IPC分类】F24F11-00
【公开号】CN104748302
【申请号】CN201510106483
【发明人】龙静, 朱士友, 臧建彬, 徐向彬, 易柯, 钱一宁, 杨天智, 孙丽花, 周禄
【申请人】广州市地下铁道总公司, 南车株洲电力机车有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月11日