一种紧急通风电源控制方法及装置与流程

1.本发明涉及轨道车辆技术领域，尤其涉及一种紧急通风电源控制方法及装置。


背景技术：

2.轨道车辆在运行过程中供电突然中断时，车辆需要提供一定时间的紧急通风，以使车厢内能持续有新鲜空气供应、抑制车厢内的二氧化碳浓度升高，以满足乘客呼吸需求。此过程就需要用到紧急通风电源，其从列车蓄电池取电，输出一定频率和电压的交流电给通风机供电。运行全过程为：从列车供电中断、紧急通风电源接收到启动命令开始运行，直至达到规定的时间后停止。
3.通风机在紧急通风工况运行时，其通风量受紧急通风电源的输出频率及电压控制，是正比例关系，紧急通风电源的运行功率与其输出频率及电压是正比例关系。
4.目前的紧急通风电源，在设计过程试验调试后确定其输出参数，输出的交流电频率及电压是固定不变的，其满足车辆载客满员时的紧急通风量需求。而在车辆载客量较少时，总紧急通风量需求是可以按载客量减少而降低的。但现有紧急通风电源输出交流电的电压和频率不变，仍然是以满足满员时的紧急通风量需求而运行。紧急通风量过大，紧急通风电源消耗功率较大，这样就造成了有限的蓄电池电能的浪费。
5.因此，提出一种紧急通风电源控制方法，可以根据实际情况调节紧急通风电源输出交流电的频率及电压，满足人均紧急通风量的需求，节约电能，并尽可能延长紧急通风供电时间，给乘客提供更长时间的车厢环境支持，为车辆救援赢得更长时间。


技术实现要素：

6.本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种紧急通风电源控制方法及装置，在轨道车辆供电中断时，根据实际情况调节紧急通风电源输出交流电的频率及电压，供给通风机运转，使车厢内能持续有新鲜空气供应、抑制车厢内的二氧化碳浓度升高，以满足乘客呼吸需求、为车辆救援赢得更长时间。
7.为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种紧急通风电源控制方法，其特征在于，所述紧急通风电源控制方法包括：
8.控制模块接收启动指令；
9.根据所述启动指令输出第一控制信号用以控制启动紧急通风电源，并对所述第一控制信号的持续时间进行计时；
10.当所述持续时间小于等于预设时间阈值时，从列车控制单元获取当前列车内的二氧化碳浓度数据和载客量数据，根据所述二氧化碳浓度数据、预设二氧化碳浓度上限阈值、载客量数据、预设载客量上限阈值和预设满员输出频率确定紧急通风电源的输出频率，以输出所述输出频率的交流电；或者根据所述二氧化碳浓度数据、预设二氧化碳浓度上限阈值和预设满员输出频率确定紧急通风电源的输出频率，以输出所述输出频率的交流电；
11.当所述持续时间大于预设时间阈值时，从所述列车控制单元获取当前列车的蓄电
池电压数据和载客量数据，并根据所述蓄电池电压数据、第一预设蓄电池低压阈值、第二预设蓄电池低压阈值、载客量数据、预设载客量上限阈值和预设满员输出频率确定紧急通风电源的输出频率或者关闭所述紧急通风电源；所述第一预设蓄电池低压阈值大于第二预设蓄电池低压阈值。
12.优选的，所述根据所述二氧化碳浓度数据、预设二氧化碳浓度上限阈值、载客量数据、预设载客量上限阈值和预设满员输出频率确定紧急通风电源的输出频率具体包括：
13.判断二氧化碳浓度数据是否小于等于预设二氧化碳浓度上限阈值；
14.当二氧化碳浓度数据小于等于预设二氧化碳浓度上限阈值时，根据载客量数据、预设载客量上限阈值和预设满员输出频率确定紧急通风电源的输出频率为第一频率。
15.进一步优选的，所述根据载客量数据、预设载客量上限阈值和预设满员输出频率确定紧急通风电源的输出频率为第一频率具体包括：
16.根据公式1进行计算：
17.f
run
＝f
aw2
×np
/n
paw2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(公式1)
18.其中，f
run
为紧急通风电源的输出频率，f
aw2
为预设满员输出频率，n
p
为载客量数据，n
paw2
为预设载客量上限阈值。
19.优选的，所述根据所述二氧化碳浓度数据、预设二氧化碳浓度上限阈值和预设满员输出频率确定紧急通风电源的输出频率，用以输出所述输出频率的交流电具体包括：
20.当二氧化碳浓度数据大于预设二氧化碳浓度上限阈值时，根据所述预设满员输出频率确定紧急通风电源的输出频率为第二频率。
21.优选的，所述根据所述蓄电池电压数据、第一预设蓄电池低压阈值、第二预设蓄电池低压阈值、载客量数据、预设载客量上限阈值和预设满员输出频率确定紧急通风电源的输出频率或者关闭所述紧急通风电源具体包括：
22.判断蓄电池电压数据是否大于第一预设蓄电池低压阈值；
23.当蓄电池电压数据大于第一预设蓄电池低压阈值时，根据所述载客量数据、预设载客量上限阈值和预设满员输出频率确定紧急通风电源的输出频率为第一频率。
24.进一步优选的，所述根据所述蓄电池电压数据、第一预设蓄电池低压阈值、第二预设蓄电池低压阈值、载客量数据、预设载客量上限阈值和预设满员输出频率确定紧急通风电源的输出频率或者关闭所述紧急通风电源具体包括：
25.当蓄电池电压数据小于等于第一预设蓄电池低压阈值时，判断蓄电池电压数据是否大于第二预设蓄电池低压阈值；
26.当蓄电池电压数据大于第二预设蓄电池低压阈值时，根据所述蓄电池电压数据、第一预设蓄电池低压阈值、载客量数据、预设载客量上限阈值和预设满员输出频率确定紧急通风电源的输出频率为第三频率。
27.进一步优选的，所述根据所述蓄电池电压数据、第一预设蓄电池低压阈值、载客量数据、预设载客量上限阈值和预设满员输出频率确定紧急通风电源的输出频率为第三频率具体包括：
28.根据公式2进行计算：
29.f
run
＝f
aw2
×np
×ubat
/(n
paw2
×ubat-w1
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(公式2)
30.其中，f
run
为紧急通风电源的输出频率，f
aw2
为预设满员输出频率，n
p
为载客量数
据，n
paw2
为预设载客量上限阈值，u
bat
为蓄电池电压数据，u
bat-w1
为第一预设蓄电池低压阈值。
31.进一步优选的，所述根据所述蓄电池电压数据、第一预设蓄电池低压阈值、第二预设蓄电池低压阈值、载客量数据、预设载客量上限阈值和预设满员输出频率确定紧急通风电源的输出频率或者关闭所述紧急通风电源具体包括：
32.当蓄电池电压数据小于等于第二预设蓄电池低压阈值时，关闭所述紧急通风电源。
33.优选的，控制模块接收停止指令；
34.根据所述停止指令关闭所述紧急通风电源。
35.本发明实施例第二方面提供了一种紧急通风电源装置，引用上述任一所述的紧急通风电源控制方法，所述紧急通风电源装置包括：升压模块、变频模块和控制模块；
36.所述升压模块与蓄电池和变频模块分别连接，所述控制模块与升压模块、变频模块和列车控制单元分别连接；
37.所述升压模块，用于将所述蓄电池的电压升压到满足所述变频模块的最高输出电压的直流电；
38.所述控制模块，用于接收所述列车控制单元发送的启动指令、停止命令、载客量数据、二氧化碳浓度数据、蓄电池电压数据，并确定紧急通风电源的输出频率或者关闭所述紧急通风电源；
39.所述变频模块，用于将所述直流电转换为所述输出频率的交流电。
40.本发明提供的紧急通风电源控制方法，当轨道车辆供电中断时，从列车蓄电池取电，在规定时间内根据实际情况调节紧急通风电源输出交流电的频率及电压，以控制通风机工作时的风量,满足标准的人均紧急通风量的需求。在超过规定时间后，当蓄电池电力充足时，满足标准的人均紧急通风量的需求，当蓄电池电力较低时，一方面继续给车厢内供应新鲜空气，另一方面尽量节约电能，尽可能延长紧急通风供电时间，给乘客提供更长时间的车厢环境支持，为车辆救援赢得更长时间。
附图说明
41.图1为本发明实施例提供的紧急通风电源控制方法的流程图；
42.图2为本发明实施例提供的紧急通风电源装置的示意图。
具体实施方式
43.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
44.本发明提供的紧急通风电源控制方法及装置，当轨道车辆供电中断时，从列车蓄电池取电，在规定时间内根据实际情况调节紧急通风电源输出交流电的频率及电压，以控制通风机工作时的风量,满足标准的人均紧急通风量的需求。在超过规定时间后，当蓄电池电力充足时，满足标准的人均紧急通风量的需求，当蓄电池电力较低时，一方面继续给车厢内供应新鲜空气，另一方面尽量节约电能，尽可能延长紧急通风供电时间，给乘客提供更长时间的车厢环境支持，为车辆救援赢得更长时间。
45.图1为本发明实施例提供的紧急通风电源控制方法的流程图，以下结合图1对本发
明技术方案进行详述。
46.为便于理解，首先说明轨道车辆上的通风机的运行频率与风量的关系。通风机的运行频率和风量的关系基本呈线性关系，即f1/f2＝q1/q2，其中，q1是通风机运行在频率f1时的风量，q2是通风机运行在频率f2时的风量。
47.步骤110，控制模块接收启动指令；
48.具体的，当轨道车辆供电中断时，列车控制单元接收到断电信号，列车控制单元根据接收到的断电信号或者人工输入的断电信号，生成启动指令，发送给控制模块。控制模块通过以太网、控制器局域网络(controller area network，can)、多功能车辆总线(multifunction vehicle bus，mvb)等方式接收列车控制单元发送的启动指令。
49.步骤120，根据启动指令输出第一控制信号用以控制启动紧急通风电源，并对第一控制信号的持续时间进行计时；
50.具体的，对第一控制信号的持续时间进行计时实质上就是对通风机的通风时间进行计时。第一控制信号可以通过一种常见的通信方式传递，例如can。当控制模块输出第一控制信号时开始计时。当控制模块接收到停止指令时，第一控制信号消除。当控制模块再次接收到启动指令时，再次根据启动指令输出第一控制信号并计时。
51.步骤130，判断持续时间是否小于等于预设时间阈值；
52.具体的，预设时间阈值是一个规定的最短紧急通风时间阈值，当持续时间小于等于预设时间阈值时，表明此时必须保证车厢内有符合标准的人均通风量，执行步骤140；当持续时间大于预设时间阈值时，已经超过了规定的最短紧急通风时间，在尽可能提供新鲜空气的同时，应尽量节约蓄电池电能，为救援赢得更多时间，执行步骤150。
53.步骤140，从列车控制单元获取当前列车内的二氧化碳浓度数据和载客量数据，根据二氧化碳浓度数据、预设二氧化碳浓度上限阈值、载客量数据、预设载客量上限阈值和预设满员输出频率确定紧急通风电源的输出频率，以输出输出频率的交流电；或者根据二氧化碳浓度数据、预设二氧化碳浓度上限阈值和预设满员输出频率确定紧急通风电源的输出频率，以输出输出频率的交流电；
54.具体的，判断二氧化碳浓度数据是否小于等于预设二氧化碳浓度上限阈值。当二氧化碳浓度数据小于等于预设二氧化碳浓度上限阈值时，根据载客量数据、预设载客量上限阈值和预设满员输出频率确定紧急通风电源的输出频率为第一频率。其中，预设载客量上限阈值为轨道车辆满员时的载客量数据，预设满员输出频率为紧急通风电源的最大输出频率。
55.进一步的，第一频率根据公式1进行计算得到：
56.f
run
＝f
aw2
×np
/n
paw2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(公式1)
57.其中，f
run
为紧急通风电源的输出频率，f
aw2
为预设满员输出频率，n
p
为载客量数据，n
paw2
为预设载客量上限阈值。
58.当二氧化碳浓度数据大于预设二氧化碳浓度上限阈值时，根据预设满员输出频率确定紧急通风电源的输出频率为第二频率。
59.其中，载客量数据可以是根据车辆轴重信息换算得到的，或者对轨道车辆内进行拍照图像识别得到，或者是根据红外探测结果分析得到的。载客量数据是一个实时变化值，因此输出频率也是一个变化值。
60.也就是说，当持续时间小于等于预设时间阈值时，暂不考虑蓄电池的电压对通风机的影响。当轨道车辆内的二氧化碳浓度数据未超出上限预设二氧化碳浓度时，按照标准的人均通风量进行通风。
61.当轨道车辆内的二氧化碳浓度数据超出上限预设二氧化碳浓度上限阈值时，表明轨道车辆内的二氧化碳浓度数据超标，空气状况较差，此时需要加大通风量，因此按照预设满员输出频率通风，即通风机按最大运行频率工作。直至轨道车辆内的二氧化碳浓度数据小于等于上限预设二氧化碳浓度时，再次按照标准的人均通风量进行通风。
62.步骤150，从列车控制单元获取当前列车的蓄电池电压数据和载客量数据，并根据蓄电池电压数据、第一预设蓄电池低压阈值、第二预设蓄电池低压阈值、载客量数据、预设载客量上限阈值和预设满员输出频率确定紧急通风电源的输出频率或者关闭紧急通风电源；
63.具体的，判断蓄电池电压数据是否大于第一预设蓄电池低压阈值。
64.当蓄电池电压数据大于第一预设蓄电池低压阈值时，根据载客量数据、预设载客量上限阈值和预设满员输出频率确定紧急通风电源的输出频率为第一频率。
65.当蓄电池电压数据小于等于第一预设蓄电池低压阈值时，判断蓄电池电压数据是否大于第二预设蓄电池低压阈值。其中，第一预设蓄电池低压阈值大于第二预设蓄电池低压阈值。
66.当蓄电池电压数据大于第二预设蓄电池低压阈值时，根据蓄电池电压数据、第一预设蓄电池低压阈值、载客量数据、预设载客量上限阈值和预设满员输出频率确定紧急通风电源的输出频率为第三频率。
67.进一步的，第三频率根据公式2进行计算得到：
68.f
run
＝f
aw2
×np
×ubat
/(n
paw2
×ubat-w1
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(公式2)
69.其中，f
run
为紧急通风电源的输出频率，f
aw2
为预设满员输出频率，n
p
为载客量数据，n
paw2
为预设载客量上限阈值，u
bat
为蓄电池电压数据，u
bat-w1
为第一预设蓄电池低压阈值。
70.当蓄电池电压数据小于等于第二预设蓄电池低压阈值时，关闭紧急通风电源。
71.也就是说，当持续时间大于预设时间阈值时，在蓄电池的电力充足时，按照标准的人均通风量进行通风。在蓄电池的电力较低时，根据当前的载客量数据和蓄电池的电压按照比标准的人均通风量更小的通风量进行通风。当蓄电池的电力不足时，停止通风。
72.在优选的方案中，控制模块接收停止指令。根据停止指令关闭紧急通风电源。本发明主要以输出频率为计算对象，依据通风机的频率和电压曲线特性，一定的频率对应一定的电压，通风机的电压跟随输出频率进行相应调整即可。
73.本发明以上的控制方法可以通过如图2所示的紧急通风电源装置来实现。以下结合图2紧急通风电源装置进行详述。
74.如图2所示，紧急通风电源装置包括：升压模块1、变频模块3和控制模块2。升压模块1与蓄电池和变频模块3分别连接，控制模块2与升压模块1、变频模块3和列车控制单元分别连接。
75.控制模块2，用于接收列车控制单元发送的启动指令、停止命令、载客量数据、二氧化碳浓度数据、蓄电池电压数据，并确定紧急通风电源的输出频率或者关闭紧急通风电源。
控制模块2的具体工作过程在上面方法的执行过程中已经说明此处不再展开赘述。
76.控制模块2接收到启动指令时，输出第一控制信号，发送给升压模块1和变频模块。升压模块1，根据第一控制信号工作，将蓄电池的电压升压到满足变频模块的最高输出电压的直流电。变频模块3，根据第一控制信号将直流电转换为输出频率的交流电，以使得通风机按照输出频率运行，输出相应风量。
77.控制模块2关闭紧急通风电源或者接收到停止指令时，生成第二控制信号，发送给升压模块1和变频模块。升压模块1和变频模块3根据第二控制信号停止工作，此时通风机也停止工作。
78.本发明提供的紧急通风电源控制方法及装置，当轨道车辆供电中断时，从列车蓄电池取电，在规定时间内根据实际情况调节紧急通风电源输出交流电的频率及电压，以控制通风机工作时的风量,满足标准的人均紧急通风量的需求。在超过规定时间后，当蓄电池电力充足时，满足标准的人均紧急通风量的需求，当蓄电池电力较低时，一方面继续给车厢内供应新鲜空气，另一方面尽量节约电能，尽可能延长紧急通风供电时间，给乘客提供更长时间的车厢环境支持，为车辆救援赢得更长时间。
79.专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
80.结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
81.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。