一种轨道车辆用供风控制方法、系统及轨道车辆与流程

本发明涉及轨道车辆供风技术领域，特别涉及一种轨道车辆用供风控制方法、系统及轨道车辆。

背景技术：

轨道车辆的供风单元是向整个轨道车辆提供压缩空气的风源，供风单元制造的压缩空气为整个轨道车辆的用风设备的驱动提供动力。

目前来说，现有的轨道车辆的供风单元大多由空压机、电机、控制单元、过滤器、干燥器等组成，为保证空压机供风平稳，电机采用固定转速驱动压缩机进行工作。

但就现有技术而言，电机采用固定转速驱动空压机时，空压机的供风量相对固定，无法进行调整。然而，针对不同项目中空压机的供风量略有差异，若需空压机的供风量达到目标供风量，需要对空压机和电机进行重新选型，一定程度上造成了资源的浪费，也不宜用产品轻质化和微型化的设计要求。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的供风量无法调整及资源浪费的技术问题，本发明提供了轨道车辆用供风控制方法。

第一方面，本申请实施例提供了一种轨道车辆用供风控制方法，包括如下步骤：

压力值采集步骤，实时采集供风单元出风口的压力值；

曲线生成步骤，根据压力值，计算得到同一时刻变频器的目标输出频率，并根据目标输出频率，计算得到同一时刻电机的目标转速值，基于压力值和目标转速值，生成目标压力转速曲线；

转速调节步骤，基于同一时刻供风单元的供风量和轨道车辆的储风变化量，计算得到同一时刻轨道车辆的耗风量，基于供风量转速曲线和耗风量，修正目标压力转速曲线，基于修正后的目标压力转速曲线，变频器调节电机的转速，电机根据调节后的转速驱动供风单元工作。

在其中一些实施例中，转速调节步骤中计算得到同一时刻轨道车辆的耗风量，具体包括：

实时采集变频器的第一运行数据信息和轨道车辆供风的第二运行数据信息；

根据第一运行数据信息，计算得到同一时刻供风单元的供风量，根据第二运行数据信息，计算得到同一时刻轨道车辆的储风变化量；

基于供风量和储风变化量，计算得到同一时刻轨道车辆的耗风量。

在其中一些实施例中，转速调节步骤中轨道车辆的耗风量的计算方法，具体包括：

轨道车辆的耗风量等于同一时刻供风单元的供风量与轨道车辆的储风变化量的差值。

在其中一些实施例中，压力值采集步骤中，具体包括：

实时采集以连续工作制运行的供风单元出风口的压力值。

在其中一些实施例中，还包括：

电机启动步骤，根据宏指令参数设置电机的启动参数，基于启动参数，变频器控制所述电机启动。

在其中一些实施例中，还包括：

故障切换步骤，设定故障等级，故障等级包括一级故障和二级故障，且供风单元冗余设置；

实时采集正在工作的供风单元的第三运行数据信息；

若第三运行数据信息中包含供风单元的故障运行数据信息，则切换并控制处于待机状态的供风单元投入工作。

在其中一些实施例中，故障切换步骤中切换并控制处于待机状态的供风单元投入工作，具体包括：

若第一运行数据信息中包含变频器的故障运行数据信息，和/或第三运行数据信息中包含供风单元的故障运行数据信息，基于故障运行数据信息判断故障等级；

若故障等级为所述一级故障，则待轨道车辆返回车辆段停车后处理故障；

若故障等级为所述二级故障，则切换并控制处于待机状态的供风单元投入工作，待所述轨道车辆返回车辆段停车后处理故障。

在其中一些实施例中，转速调节步骤中第一运行数据信息和第二运行数据信息，具体包括：

第一运行数据信息包括所述变频器的工作状态数据信息和故障状态数据信息；

第二运行数据信息包括轨道车辆的总风量数据信息和空簧压力数据信息。

第二方面，本申请实施例提供了一种轨道车辆用供风控制系统，包括：

压力传感器、控制单元、变频器、电机及供风单元，其中，控制单元分别与压力传感器和变频器连接，变频器还与电机连接，电机还与供风单元连接，供风单元还与控制单元连接；

压力传感器用于实时采集供风单元出风口的压力值；

控制单元用于根据压力值，计算得到同一时刻变频器的目标输出频率，并根据目标输出频率，计算得到同一时刻电机的目标转速值，基于压力值和目标转速值，生成目标压力转速曲线；还用于基于同一时刻供风单元的供风量和轨道车辆的储风变化量，计算得到同一时刻轨道车辆的耗风量，基于供风量转速曲线和耗风量，修正目标压力转速曲线；

变频器用于基于修正后的目标压力转速曲线，调节电机的转速；

电机用于根据调节后的转速驱动供风单元工作。

第二方面，本申请实施例还提供一种轨道车辆，包含如上所述的轨道车辆用供风单元电气控制系统。

本发明的技术效果或优点：

本发明提供了一种轨道车辆用供风控制方法，通过实时监测轨道车辆的耗风量，基于耗风量与转速的曲线关系，相应修正压力值与转速的曲线关系，变频器根据修正后的压力值与转速的曲线关系，调节电机的转速，电机根据调节后的转速驱动供风单元工作，解决了供风量无法调整及资源浪费的问题，实现了供风量的动态调整，满足了轨道车辆不同运行周期供风量的需求及不同项目不同供风量的需求，无需更换相应设备，减少了资源的浪费，提高了通用性，有利于供风单元小型化设计。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。

图1是本发明实施例所提供的一个轨道车辆用供风单元电气控制系统的结构框图；

图2是本发明实施例所提供的一个轨道车辆用供风控制系统的电气控制原理图；

图3是本发明实施例所提供的一个轨道车辆用供风控制方法的流程图；

以上图中：

1、第一压力传感器；2、控制单元；3、变频器；4、电机；5、供风单元；51、空压机；52；干燥器；6、x1连接器；7、x2连接器；8、tcms；9、第二压力传感器。

具体实施方式

为了使本技术领域人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。虽然附图中公开了本发明的实施方式，然而应当理解，以任何形式实现本发明而不应被阐述的实施方式所限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。文中使用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一元件、部件、区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”、“第三”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为解决现有技术中存在的供风量无法调整及资源浪费的技术问题，本发明提供了轨道车辆用供风控制方法，通过实时监测轨道车辆的耗风量，基于供风量与转速的曲线关系，相应修正压力值与转速的曲线关系，变频器3根据修正后的压力值与转速的曲线关系，调节电机4的转速，电机4根据调节后的转速驱动供风单元5工作，解决了供风量无法调整及资源浪费的问题，实现了供风量的动态调整，满足了轨道车辆不同运行周期供风量的需求及不同项目不同供风量的需求，无需更换相应设备，减少了资源的浪费，提高了通用性，有利于供风单元小型化设计。

下面结合具体实施例及说明书附图，对本发明的技术方案作详细说明。

本实施例涉及一种轨道车辆用供风控制方法，包括如下步骤：

压力值采集步骤，实时采集供风单元5出风口的压力值；

曲线生成步骤，根据压力值，计算得到同一时刻变频器3的目标输出频率，并根据目标输出频率，计算得到同一时刻电机4的目标转速值，基于压力值和目标转速值，生成目标压力转速曲线；

转速调节步骤，基于同一时刻供风单元5的供风量和轨道车辆的储风变化量，计算得到同一时刻轨道车辆的耗风量，基于供风量转速曲线和耗风量，修正目标压力转速曲线，基于修正后的目标压力转速曲线，变频器调节电机4的转速，电机根据调节后的转速驱动供风单元5工作。

本实施例提供的一种轨道车辆用供风控制方法，通过实时监测轨道车辆的耗风量，基于供风量与转速的曲线关系，相应修正压力值与转速的曲线关系，变频器根据修正后的压力值与转速的曲线关系，调节电机4的转速，电机4根据调节后的转速驱动供风单元5工作，解决了供风量无法调整及资源浪费的问题，实现了供风量的动态调整，满足了轨道车辆不同运行周期供风量的需求及不同项目不同供风量的需求，无需更换相应设备，减少了资源的浪费，提高了通用性，有利于供风单元小型化设计。

参考图1，图1是本实施例提供的一个轨道车辆用供风单元电气控制系统的结构框图。本实施例提供的一种轨道车辆用供风单元电气控制系统，包括：

第一压力传感器1、控制单元2、变频器3、电机4及供风单元5，其中，控制单元2分别与压力传感器1和变频器3连接，变频器3还与电机4连接，电机4还与供风单元5连接，在本实施例中供风单元5包括空压机51、干燥器52，供风单元5还与控制单元2连接；

第一压力传感器1用于实时采集供风单元5出风口的压力值(即实时采集空压机51出风口的压力值)；

控制单元2用于根据压力值，计算得到同一时刻变频器3的目标输出频率，并根据目标输出频率，计算得到同一时刻电机4的目标转速值，基于压力值和目标转速值，生成目标压力转速曲线；还用于实时采集变频器3的第一运行数据信息和轨道车辆供风的第二运行数据信息，根据第一运行数据信息，计算得到同一时刻供风单元5的供风量(即空压机51的供风量)，根据第二运行数据信息，计算得到同一时刻轨道车辆的储风变化量，根据供风量和储风变化量，计算得到同一时刻轨道车辆的耗风量，基于供风量转速曲线和耗风量，修正目标压力转速曲线；

变频器3用于基于修正后的目标压力转速曲线，调节电机4的转速；

电机4用于根据调节后的转速驱动供风单元5工作(即驱动空压机51工作)。

参考图2，图2是本实施例提供的一个轨道车辆用供风控制系统的电气控制原理图。具体地说，变频器3通过x1连接器6的x1-1、x1-2及x1-3与轨道车辆端电源连接(380vac，50hz)，变频器3与电机4连接，变频器3还与控制单元2连接，其中控制单元2可为plc控制器，控制单元2还与压力传感器1连接，控制单元2通过x2连接器7的x2-1、x2-2与dc110v电源连接，并且控制单元还通过x2连接器的x2-3、x2-4、x2-5、x2-6、x2-7、x2-8及x2-9与轨道车辆的tcms8连接，其中，通过x2-3传输供风单元5启停信号，由tcms传输至控制单元2，当tcms8发出启动信号时，与x2-3连接的km闭合；当tcms发出停止信号时，与x2-3连接的km断开。通过x2-4传输供风单元5状态信号，由控制单元2传输至tcms8，当供风单元2正常运行时，则控制单元2传输高电平信号至tcms8；当供风单元5停止运行时，则控制单元2传输低电平信号至tcms8。控制单元2通过x2-5传输空压机51高温反馈信号、通过x2-6传输干燥器故障反馈信号、通过x2-7传输其他故障反馈信号及通过x2-8传输变频器3故障反馈信号至tcms，当正常时，为低电平，当故障时，为高电平。控制单元2通过x2-9传输变频器3、电机4及供风单元5的数据信号至tcms8。

本实施例通过实时监测轨道车辆的耗风量，基于供风量与转速的曲线关系，相应修正压力值与转速的曲线关系，变频器3根据修正后的压力值与转速的曲线关系，调节电机4的转速，电机4根据调节后的转速驱动供风单元5工作，解决了供风量无法调整及资源浪费的问题，实现了供风量的动态调整，满足了轨道车辆不同运行周期供风量的需求及不同项目不同供风量的需求，无需更换相应设备，减少了资源的浪费，提高了通用性，有利于供风单元小型化设计。

更具体地说，在本实施例中，供风单元5冗余设置，实时采集正在工作的供风单元5的运行数据信息；

若运行数据信息中包含供风单元5的故障运行数据信息，则切换并控制处于待机状态的供风单元5投入工作。

本实施例通过冗余设置供风单元5，提高了轨道车辆用供风控制系统的可靠性和安全性。

参考图3，图3是本实施例提供的一个轨道车辆用供风控制方法的流程图。本实施例提供的一种轨道车辆用供风控制方法，应用于如上所述的轨道车辆用供风控制系统，具体包括：

压力值采集步骤s1，实时采集供风单元5出风口的压力值(即实时采集空压机51出风口的压力值)。

在本实施例中，压力值采集步骤s1中，具体包括：

实时采集以连续工作制运行的供风单元5出风口的压力值。

本实施例中，其中连续工作制运行指，依据供风单元5供风量近似等于轨道车辆耗风量的原则控制电机4转速。轨道车辆的总风压力一般需保证总风压力在700kpa～900kpa之间，当供风单元5出风口的压力值小于700kpa时，控制电机4以最大转速运行，从而驱动供风单元5工作，使得总风压力达到700kpa，当总风压力在700kpa～900kpa之间时，若供风单元5以非连续工作制运行，供风单元5(即空压机51)的润滑油不能升温至压缩空气露点以上，空压机51机头易产生液态水且不能有效蒸发，长时间后会产生润滑油乳化问题，而总风压力在700kpa～900kpa之间时，通过控制空压机51以连续工作制运行能够解决如上存在的问题。

曲线生成步骤s2，根据压力值，计算得到同一时刻变频器3的目标输出频率，并根据目标输出频率，计算得到同一时刻电机3的目标转速值，基于压力值和目标转速值，生成目标压力转速曲线。

本实施例中，目标压力转速值曲线为供风单元5出气口压力值(即空压机51出风口压力值)在0kpa～900kpa区间与电机4转速的对应关系。

转速调节步骤s3，基于同一时刻供风单元5的供风量和轨道车辆的储风变化量，计算得到同一时刻轨道车辆的耗风量，基于供风量转速曲线和耗风量，修正目标压力转速曲线，基于修正后的目标压力转速曲线，变频器3调节电机4的转速，电机4根据调节后的转速驱动供风单元5工作(即电机4根据调节后的转速驱动空压机51工作)。

在本实施例中，转速调节步骤s3中计算得到同一时刻轨道车辆的耗风量，具体包括：

实时采集变频器3的第一运行数据信息和轨道车辆供风的第二运行数据信息；

根据第一运行数据信息，计算得到同一时刻供风单元5的供风量，根据第二运行数据信息，计算得到同一时刻轨道车辆的储风变化量；

基于供风量和储风变化量，计算得到同一时刻轨道车辆的耗风量。

在本实施例中，转速调节步骤s3中所述轨道车辆的耗风量的计算方法，具体包括：

轨道车辆的耗风量等于同一时刻供风单元51的供风量(即空压机51的供风量)与轨道车辆的储风变化量的差值。

在本实施例中，转速调节步骤s3中第一运行数据信息和第二运行数据信息，具体包括：

第一运行数据信息包括变频器3的工作状态数据信息和故障状态数据信息；

第二运行数据信息包括轨道车辆的总风量数据信息和空簧压力数据信息(可通过第二压力传感器9采集得到)。

本实施例通过实时监测轨道车辆的耗风量，基于供风量与转速的曲线关系，相应修正压力值与转速的曲线关系，变频器3根据修正后的压力值与转速的曲线关系，调节电机4的转速，电机4根据调节后的转速驱动供风单元5工作，解决了供风量无法调整及资源浪费的问题，实现了供风量的动态调整，满足了轨道车辆不同运行周期供风量的需求及不同项目不同供风量的需求，无需更换相应设备，减少了资源的浪费，提高了通用性，有利于供风单元小型化设计。

电机启动步骤s4，根据宏指令参数设置电机4的启动参数，基于启动参数，所述变频器控制电机4启动。

具体地说，可通过宏指令参数设置电机4的加速形式和时间、减速形式和时间、预置频率、上限频率、最大输出频率及停止频率等，从而可通过变频器3的引入实现了电机4启动形式和运转速率模式的控制，使得供风单元5平稳启动，降低了电流脉冲和峰值电流，减少了轨道车辆对供电电网的冲击，提高了电机4的使用寿命。

故障切换步骤s5，设定故障等级，故障等级包括一级故障和二级故障，且供风单元5冗余设置；

实时采集正在工作的供风单元5的第三运行数据信息(即实时采集正在工作的空压机51和干燥器52的第三运行数据信息)；

若第三运行数据信息中包含供风单元5的故障运行数据信息，则切换并控制处于待机状态的供风单元5投入工作。其中，第三运行数据信息包括空压机51和干燥器52的工作状态数据和故障状态数据。

在本实施例中，基于第一运行数据信息中包含变频器3的故障运行数据信息和第三运行数据信息中包含供风单元5的故障运行数据信息，对故障情况设定故障等级。

在本实施例中，故障切换步骤s5中切换并控制处于待机状态的供风单元5投入工作，具体包括：

若第一运行数据信息中包含变频器3的故障运行数据信息，和/或第三运行数据信息中包含供风单元5的故障运行数据信息，基于故障运行数据信息判断故障等级；

若故障等级为所述一级故障，则待轨道车辆返回车辆段停车后处理故障；

若故障等级为二级故障，则切换并控制处于待机状态的供风单元5投入工作，待所述轨道车辆返回车辆段停车后处理故障。

具体地说，供风单元5中的空压机51高温故障和干燥器52故障可为二级故障，而其他故障和变频器3故障可为一级故障，其中，变频器3故障包括过电流、过电压及欠压等故障。

本实施例中通过对轨道车辆用供风控制系统的故障情况进行实时监测，在供风单元故障时可采取相应措施消除故障，避免了当有故障情况产生时，影响供风单元的供风量，提高了轨道车辆用供风控制系统的可靠性和安全性。

本实施例提供的一种轨道车辆用供风控制方法，通过实时监测轨道车辆的耗风量，基于供风量与转速的曲线关系，相应修正压力值与转速的曲线关系，变频器3根据修正后的压力值与转速的曲线关系，调节电机4的转速，电机4根据调节后的转速驱动供风单元5工作，解决了供风量无法调整及资源浪费的问题，实现了供风量的动态调整，满足了轨道车辆不同运行周期供风量的需求及不同项目不同供风量的需求，无需更换相应设备，减少了资源的浪费，提高了通用性，有利于供风单元小型化设计。

本实施例还提供一种轨道车辆，轨道车辆包括如上所述的轨道车辆用供风控制系统。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。