地铁列车的通风系统及控制方法与流程

本发明涉及地铁列车领域，特别是涉及一种地铁列车的通风系统及控制方法。

背景技术：

目前，大多数的地铁列车的新风系统和空调系统为一体化设计，并设置在地铁列车的车体顶部，用于为地铁列车内的乘客提供舒适的温湿度环境。现有的列车通风系统(包括新风和空调)具有以下缺点：1、地铁列车在运行时会产生大量的废热，列车通风系统缺少能够回收利用废热的功能，不利于节能环保，增加了整个地铁系统的能耗；2、列车通风系统位于车体顶部，列车维护人员需高攀维护，且车体顶部的操作空间极为有限，增加了列车通风系统的维护难度，同时列车通风系统设置高度较高，使得列车重心上移，不利于列车稳定运行；3、列车通风系统侵占了车体顶部空间，这也是目前国内的地铁列车内净高较低的主要原因之一，使得部分长途的地铁列车(如北京地铁22号线、广州地铁18号线)内无法加装行李架，无法解决长途地铁列车的乘坐体验的问题。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种地铁列车的通风系统及控制方法，以解决现有的列车通风系统无法回收列车产生的废热、维护困难且侵占列车顶部空间的问题。

基于此，本发明提供了一种地铁列车的通风系统，所述地铁列车的车体包括内壳体和外壳体，所述外壳体位于所述内壳体的外部，且二者之间设有空隙，包括进风组件、空气调节组件和送风组件；

所述进风组件包括第一进风装置和第二进风装置，所述第一进风装置包括第一进风管，所述第一进风管设于所述空隙内，所述第一进风管的进风端位于所述外壳体的顶部，所述第一进风管的排风端位于所述外壳体的底部；所述第二进风装置包括设于所述外壳体的底部的第二进风管，所述第二进风管的进风端与所述车体的转向架相对设置；

所述空气调节组件设于所述外壳体的底部，所述空气调节组件包括热泵装置、进风调节装置、排风调节装置以及均沿车体的长度方向布置且并列排布的制冷风道和制热风道，所述热泵装置的蒸发器设于所述制冷风道内，所述热泵装置的冷凝器设于所述制热风道内；所述进风调节装置分别连通于所述制冷风道和制热风道的进风端以及所述第一进风管和第二进风管的排风端；

所述送风组件包括送风装置和多个送风管，所述送风管设于所述空隙内，所述排风调节装置分别连通于所述制冷风道和制热风道的排风端以及所述送风管的进风端，所述送风管的排风端连通于所述送风装置，所述送风装置位于所述内壳体的顶部且位于所述内壳体和外壳体之间。

作为优选的，所述第二进风管的进风端内设有与其转动连接的导风板，所述导风板具有关闭导风状态和持续导风状态，所述导风板由持续导风状态切换至关闭导风状态时，所述导风板封闭所述第二进风管的进风端，且所述导风板与水平面倾斜设置，其外壁面朝向所述车体的下方；所述导风板由关闭导风状态切换至持续导风状态时，所述导风板转动以让位于所述第二进风管的进风端。

作为优选的，所述进风调节装置包括制冷进风阀和制热进风阀，所述制冷进风阀设于所述制冷风道的进风端，所述制热进风阀设于所述制热风道的进风端；

所述制冷进风阀的阀板在关闭时与所述制冷风道倾斜设置，以引导所述进风调节装置内的空气流向所述制热风道；所述制热进风阀的阀板在关闭时与所述制热风道倾斜设置，以引导所述进风调节装置内的空气流向所述制冷风道。

作为优选的，所述制冷风道设有位于所述蒸发器的排风侧的第一废热排出口，所述制热风道设有位于所述冷凝器的排风侧的第二废热排出口；所述排风调节装置包括制冷排风阀和制热排风阀，所述制冷排风阀设于所述制冷风道的排风端，所述制热排风阀设于所述制热风道的排风端；

所述制冷排风阀的阀板在关闭时与所述制冷风道倾斜设置，以引导所述制冷风道内的空气流向所述第一废热排出口；所述制热排风阀的阀板在关闭时与所述制热风道倾斜设置，以引导所述制热风道内的空气流向所述第二废热排出口。

作为优选的，所述制冷风道设有第一换热启闭装置以及位于所述蒸发器的进风侧的第一换热口，所述制热风道设有第二换热启闭装置以及位于所述冷凝器的进风侧的第二换热口；

所述第一换热启闭装置用于同时封闭或让位于所述第一换热口和第一废热排出口，所述第二换热启闭装置用于同时封闭或让位于所述第二换热口和第二废热排出口。

作为优选的，所述送风管的进风端上设有送风阀，所述送风阀用于封闭或让位于所述送风管。

作为优选的，所述车体的端部设有两个所述第一进风管，且两个所述第一进风管分别位于所述车体的两侧；所述车体的中部设有至少两个所述送风管。

作为优选的，所述内壳体的顶部设有多个沿所述车体的长度方向排布的安装孔，所述送风装置包括送风腔和均流板，所述送风腔的下方连通于所述安装孔，所述送风管连通于所述送风腔的侧边，所述均流板设于所述安装孔。

作为优选的，所述送风腔内设有多个与水平面倾斜设置的分流板，多个所述分流板沿一参考斜面设置，所述参考斜面与均流板倾斜设置。

为了解决相同的技术问题，本发明还提供了一种地铁列车的通风系统的控制方法，包括：

制冷模式，导风板切换至关闭导风状态，第一进风管将空气输入进风调节装置，制冷进风阀和制冷排风阀开启，第一换热启闭装置同时封闭第一换热口和第一废热排出口，制热进风阀和制热排风阀关闭，第二换热启闭装置同时让位于第二换热口和第二废热排出口，热泵装置启动以将制冷风道内空气的热量传递至制热风道内，所述制冷风道内产生的冷空气由送风管输送至送风腔；

制热模式，导风板切换至持续导风状态，第一进风管和第二进风管将空气输入进风调节装置，根据设定的目标温度调节所述导风板的转动角度以调节所述第一进风管和第二进风管的进风比例，制冷进风阀和制冷排风阀关闭，第一换热启闭装置同时让位于第一换热口和第一废热排出口，制热进风阀和制热排风阀开启，第二换热启闭装置同时封闭第二换热口和第二废热排出口，热泵装置启动以将制冷风道内空气的热量传递至制热风道内，所述制热风道内产生的热空气由送风管输送至送风腔。

本发明的地铁列车的通风系统及控制方法，其将第一进风管、第二进风管和送风管设于列车内壳体和外壳体之间的空隙内，有效利用了列车内壳体和外壳体之间的空间，重量较大的空气调节组件设置在外壳体的底部，大幅降低了车体的重心，还避免侵占车体顶部空间，使内壳体的净高可进一步提升，而且还便于列车维护人员对空气调节组件的热泵装置、送风调节装置和排风调节装置进行日常检修、维护，且便于列车维护人员清洁制冷风道和制热风道，以确保地铁列车的通风系统送风清洁，第二进风管可在该通风系统制热时收集转向架上牵引电机产生的废热，以降低热泵装置的能耗，节能环保。

附图说明

图1是本发明实施例的地铁列车的通风系统的立体结构示意图之一；

图2是本发明实施例的地铁列车的通风系统的立体结构示意图之二；

图3是本发明实施例的地铁列车的通风系统的内部结构示意图；

图4是本发明实施例的地铁列车的通风系统的空气调节组件的结构示意图；

图5是本发明实施例的地铁列车的通风系统的侧剖示意图；

图6是本发明实施例的地铁列车的通风系统的送风装置的结构示意图。

其中，100、进风组件；110、第一进风管；120、第二进风管；130、导风板；200、空气调节组件；210、制冷风道；211、第一废热排出口；212、第一换热启闭装置；213、第一换热口；220、制热风道；221、第二废热排出口；222、第二换热启闭装置；223、第二换热口；230、蒸发器；240、冷凝器；250、制冷进风阀；260、制热进风阀；270、制冷排风阀；280、制热排风阀；300、送风组件；310、送风管；320、送风腔；330、均流板；340、分流板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

结合图1至图6所示，示意性地显示了本发明的地铁列车的通风系统。地铁列车的车体包括内壳体和外壳体，外壳体位于内壳体的外部，且二者的侧壁之间设有空隙，外壳体作为车体的外层保护结构，用于对外壳体内部的电气设备、人员进行防护，同时构成了地铁列车的外形结构，而内壳体内部形成的空间则是用于供乘客乘坐、站立使用，同时将地铁列车的电气设备和乘客相隔离。

地铁列车的通风系统包括进风组件100、空气调节组件200和送风组件300。

进风组件100包括第一进风装置和第二进风装置，第一进风装置包括第一进风管110，第一进风管110设于空隙内，第一进风管110的进风端位于外壳体的顶部，第一进风管110的排风端位于外壳体的底部，设置在空隙内的第一进风管110可充分利用内壳体和外壳体之间的空间，当然，还可根据实际需求在第一进风管110的进风端设置风扇，以主动地将外界的空气吸入第一进风管110。第二进风装置包括设于外壳体的底部的第二进风管120，第二进风管120位于车体的两个转向架之间，第二进风管120的进风端与车体的转向架相对设置，当地铁列车行进时，转向架上的牵引电机运行而产生大量的废热(尤其是在地铁列车加速和减速的过程中)，受牵引电机加热的空气与地铁列车相对运动，即受牵引电机加热的空气会流动至第二进风管120，第二进风管120的作用是收集受牵引电机加热的空气。

空气调节组件200设于外壳体的底部，以降低地铁列车的重心，使地铁列车运行更稳定。空气调节组件200包括热泵装置、进风调节装置、排风调节装置以及均沿车体的长度方向布置且并列排布的制冷风道210和制热风道220。制冷风道210和制热风道220的横截面均为矩形，二者平行设置，且二者之间留有一定的空间以用于安装热泵装置的压缩机。热泵装置的蒸发器230设于制冷风道210内，热泵装置的冷凝器240设于制热风道220内，当热泵装置运行时，工作介质在压缩机、冷凝器240和蒸发器230中流动，以将制冷风道210内空气的热量传递至制热风道220，以在制冷风道210内产生冷空气，在制热风道220内产生热空气。进风调节装置分别连通于制冷风道210和制热风道220的进风端以及第一进风管110和第二进风管120的排风端，进风调节装置用于控制空气流入制冷风道210或制热风道220，以实现制热或制冷功能。

送风组件300包括送风装置和多个送风管310，送风管310设于空隙内，设置在空隙内的送风管310可充分利用内壳体和外壳体之间的空间。排风调节装置分别连通于制冷风道210和制热风道220的排风端以及送风管310的进风端，排风调节装置用于控制空气流出制冷风道210或制热风道220。送风管310的排风端连通于送风装置，送风装置位于内壳体的顶部且位于内壳体和外壳体之间，送风管310可将制热风道220或制冷风道210内的空气输送至送风装置，由送风装置将洁净的、经控温控湿的空气送入内壳体内部，为乘客提供舒适温湿度的环境。

本发明的地铁列车的通风系统及控制方法，其将第一进风管110、第二进风管120和送风管310设于列车内壳体和外壳体之间的空隙内，有效利用了列车内壳体和外壳体之间的空间，重量较大的空气调节组件200设置在外壳体的底部，大幅降低了车体的重心，还避免侵占车体顶部空间，使内壳体的净高可进一步提升，而且还便于列车维护人员对空气调节组件200的热泵装置、送风调节装置和排风调节装置进行日常检修、维护，且便于列车维护人员清洁制冷风道210和制热风道220，以确保地铁列车的通风系统送风清洁，第二进风管120可在该通风系统制热时收集转向架上牵引电机产生的废热，以降低热泵装置的能耗，节能环保。

如图5，第二进风管120的进风端内设有与其转动连接的导风板130，导风板130的上端转动连接于第二进风管120的进风端的管口上端。导风板130具有关闭导风状态和持续导风状态，导风板130由持续导风状态切换至关闭导风状态时，导风板130向下翻转以封闭第二进风管120的进风端，且导风板130与水平面倾斜设置，其外壁面朝向车体的下方，以降低地铁列车的风阻。导风板130由关闭导风状态切换至持续导风状态时，导风板130转动以让位于第二进风管120的进风端，在地铁列车运行的过程中，受牵引电机加热的热空气可流入第二进风管120，同时，第二进风管120的进风端还设有用于驱动导风板130转动的伺服电机和减速机，伺服电机可精准控制导风板130的旋转角度，以调节第二进风管120的进风量。

结合图3和图4，进风调节装置包括制冷进风阀250和制热进风阀260，制冷进风阀250设于制冷风道210的进风端，制热进风阀260设于制热风道220的进风端。其中，制冷进风阀250和制热进风阀260均为电控风阀，即采用伺服电机驱动制冷进风阀250的阀板转动(或制热进风阀260的阀板转动)，以控制制冷进风阀250(或制热进风阀260)的开启或关闭，而在本实施例中，制冷进风阀250和制热进风阀260的开启或关闭状态相反，即制冷进风阀250开启时制热进风阀260关闭，制冷进风阀250关闭时制热进风阀260开启，以切换该通风系统的制冷状态和制热状态。当然，为了过滤灰尘、颗粒物，制热进风阀260和制冷进风阀250的进风侧还可适应性地设置过滤器。

制冷进风阀250的阀板在关闭时与制冷风道210倾斜设置(同时，制冷进风阀250的阀板在关闭时垂直于水平面)，以引导进风调节装置内的空气流向制热风道220；对应的，制热进风阀260的阀板在关闭时与制热风道220倾斜设置(同时，制热进风阀260的阀板在关闭时垂直于水平面)，以引导进风调节装置内的空气流向制冷风道210。即在通风系统的制冷状态，制冷进风阀250开启，制热进风阀260的阀板关闭以引导空气流向制冷进风阀250，确保气流通畅；相反地，在通风系统的制热状态，制热进风阀260开启，制冷进风阀250的阀板关闭以引导空气流向制热进风阀260，确保气流通畅。

制冷风道210设有第一换热启闭装置212、位于蒸发器230的排风侧的第一废热排出口211以及位于蒸发器230的进风侧的第一换热口213，第一换热启闭装置212用于同时封闭或让位于第一换热口213和第一废热排出口211，第一换热启闭装置212可以是活动连接于制冷风道210的挡风板，第一废热排出口211和第一换热口213上可分别设置过滤器以阻止灰尘、颗粒物等污染物侵入制冷风道210。

对应的，制热风道220设有第二换热启闭装置222、位于冷凝器240的排风侧的第二废热排出口221以及位于冷凝器240的进风侧的第二换热口223，第二换热启闭装置222用于同时封闭或让位于第二换热口223和第二废热排出口221，第二换热启闭装置222可以是活动连接于制热风道220的挡风板，第二废热排出口221和第二换热口223上可分别设置过滤器以阻止灰尘、颗粒物等污染物侵入制热风道220。

排风调节装置包括制冷排风阀270和制热排风阀280，制冷排风阀270设于制冷风道210的排风端，制热排风阀280设于制热风道220的排风端。其中，制冷排风阀270和制热排风阀280均为电控风阀，即采用伺服电机驱动制冷排风阀270的阀板转动(或制热排风阀280的阀板转动)，以控制制冷排风阀270(或制热排风阀280)的开启或关闭，而在本实施例中，制冷排风阀270和制热排风阀280的开启或关闭状态相反，即制冷排风阀270开启时制热排风阀280关闭，制冷排风阀270关闭时制热排风阀280开启，以切换该通风系统的制冷状态和制热状态。可以理解的是，制热进风阀260和制热排风阀280是同时开启或同时关闭的，制冷进风阀250和制冷排风阀270也是同时开启或同时关闭的。

当制冷进风阀250和制冷排风阀270开启时，第一换热启闭装置212同时封闭第一换热口213和第一废热排出口211，与此同时，制热进风阀260和制热排风阀280关闭，第二换热启闭装置222同时让位于第二换热口223和第二废热排出口221，此时通风系统处于制冷状态，外界的空气由第二换热口223进入制热风道220内并将冷凝器240散发的热量从第二废热排出口221排出。

当制热进风阀260和制热排风阀280开启时，第二换热启闭装置222同时封闭第二换热口223和第二废热排出口221，与此同时，制冷进风阀250和制冷排风阀270关闭，第一换热启闭装置212同时让位于第一换热口213和第一废热排出口211，此时通风系统处于制热状态，外界的空气由第一换热口213进入制冷风道210内并将热量传递至蒸发器230后从第一废热排出口211排出。

此外，制冷排风阀270的阀板在关闭时与制冷风道210倾斜设置(同时，制冷排风阀270的阀板在关闭时垂直于水平面)，以引导制冷风道210内的空气流向第一废热排出口211；对应的，制热排风阀280的阀板在关闭时与制热风道220倾斜设置(同时，制热排风阀280的阀板在关闭时垂直于水平面)，以引导制热风道220内的空气流向第二废热排出口221。

在某些可选的实施例中，送风管310的进风端上设有送风阀，送风阀用于封闭或让位于送风管310。

在某些可选的实施例中，车体的端部设有两个第一进风管110，且两个第一进风管110分别位于车体的两侧，车体的中部设有至少两个送风管310。该第一进风管110和送风管310能够有效利用外壳体和内壳体之间的空间。

如图6，内壳体的顶部设有多个沿车体的长度方向排布的安装孔，安装孔优选为矩形，安装孔的两侧的内壳体内壁面可根据实际需求安装照明灯，送风装置包括送风腔320和均流板330，送风腔320的下方连通于安装孔，送风管310连通于送风腔320的侧边，均流板330设于安装孔，经控温控湿的空气由送风管310输送至送风腔320，并在均流板330的均流作用下下降至内壳体内部。而目前的地铁列车的送风系统一般仅仅在送风风管的排风端安装阻拦网(阻拦网用于阻止乘客将手指伸入送风风管)，且送风风管的排风口的排风面积极小，甚至小于照明灯条，导致每个排风口的风速较大，站在排风口下方的乘客遭受低温大风量的空调风极易造成身体不适。而本发明的安装孔的两侧与内壳体的顶面等宽，使得均流板330面积更大，使得从均流板330处排出的空气风速更低，避免造成乘客身体不适。

此外，送风腔320内设有多个与水平面倾斜设置的分流板340，多个分流板340沿一参考斜面设置，参考斜面与均流板330倾斜设置，分流板340可将送风管310输送至送风腔320内的空气分流导向均流板330，使得均流板330的排风侧的下降气流更为均匀。

为了解决相同的技术问题，本发明还提供了一种地铁列车的通风系统的控制方法，包括：

制冷模式，导风板130切换至关闭导风状态，第一进风管110将空气输入进风调节装置，制冷进风阀250和制冷排风阀270开启，第一换热启闭装置212同时封闭第一换热口213和第一废热排出口211，制热进风阀260和制热排风阀280关闭，第二换热启闭装置222同时让位于第二换热口223和第二废热排出口221，热泵装置启动以将制冷风道210内空气的热量传递至制热风道220内，制冷风道210内产生的冷空气由送风管310输送至送风腔320；

制热模式，导风板130切换至持续导风状态，第一进风管110和第二进风管120将空气输入进风调节装置，根据设定的目标温度调节导风板130的转动角度以调节第一进风管110和第二进风管120的进风比例，制冷进风阀250和制冷排风阀270关闭，第一换热启闭装置212同时让位于第一换热口213和第一废热排出口211，制热进风阀260和制热排风阀280开启，第二换热启闭装置222同时封闭第二换热口223和第二废热排出口221，热泵装置启动以将制冷风道210内空气的热量传递至制热风道220内，制热风道220内产生的热空气由送风管310输送至送风腔320。

综上所述，本发明的地铁列车的通风系统及控制方法，其将第一进风管110、第二进风管120和送风管310设于列车内壳体和外壳体之间的空隙内，有效利用了列车内壳体和外壳体之间的空间，重量较大的空气调节组件200设置在外壳体的底部，大幅降低了车体的重心，还避免侵占车体顶部空间，使内壳体的净高可进一步提升，而且还便于列车维护人员对空气调节组件200的热泵装置、送风调节装置和排风调节装置进行日常检修、维护，且便于列车维护人员清洁制冷风道210和制热风道220，以确保地铁列车的通风系统送风清洁，第二进风管120可在该通风系统制热时收集转向架上牵引电机产生的废热，以降低热泵装置的能耗，节能环保。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。