一种地铁车厢夏季热环境舒适度评价方法与流程

本发明涉及一种热环境评价方法，特别涉及一种地铁车厢热环境舒适度的评价方法。

背景技术：

地铁具有快速、准点、大通勤量的特点，有效的缓解了城市的拥堵问题，同时倡导了低碳、环保的生活理念。随着地铁建设事业的蓬勃发展，地铁车厢的热环境问题也被广泛关注。地铁车厢载客量大，车厢环境的热舒适与健康显得尤为重要，一个良好的车厢应提供让大多数乘客满意的热环境，满足乘客的舒适和健康需求。

地铁车厢环境与建筑室内环境有很大的不同，首先乘客在车厢内停留的时间相对较短，平均乘坐时间一般小于30分钟，且绝大部分乘客处于站立状态，从静坐到站立或走动将会导致0.3met代谢率增加，因此地铁车厢空调设计不能按照人体处于静坐状态的办公建筑的标准来设计。其次，地铁相对狭长，车厢内人员密度较大，尤其是国内的地铁车厢环境，人员密度一般大于4人/m²，因此地铁车厢内热环境和人体舒适度与建筑不同。再次，乘客在地铁车厢中无法像建筑内一样，通过增减衣着来适应冷热环境，而且乘客没有自主控制空调的机会，只能被动接受热环境，因此准确评价地铁车厢人体热感觉对营造舒适健康的地铁环境至关重要。但目前对室内热环境的综合评价主要集中在建筑环境中，缺少可以准确评价地铁车厢热环境的评判模型。

技术实现要素：

针对以上不足，本发明的目的在于提供一种能综合表征地铁车厢热环境的评价方法，通过该方法可以相对准确地计算出地铁乘车人员热感觉，对地铁车厢热环境进行量化评价，为地铁车厢空调运行控制策略的制定提供指导。

本发明的目的通过以下的技术方案来实现：

一种地铁车厢夏季热环境评价方法，包括以下步骤：确定地铁车厢热环境的影响因素，建立各影响因素与人体热感觉的隶属函数，确定各影响因素的权重因子，利用模糊数学方法建立地铁车厢热环境综合评价模型。将实测的参数代入该模型，即计算出地铁车厢人体热感觉，进而评价地铁车厢热环境。

具体如下：步骤1：确定地铁车厢热环境的影响因素。影响人体热舒适的因素有空气温度、相对湿度、风速、平均辐射温度、衣着、活动量六个因素。在地铁环境中，平均辐射温度与空气温度存在线性关系，因此，将空气温度和平均辐射温度综合考虑。活动量主要跟乘车状态有关，包括站立和静坐两种姿势。因此将影响因素简化为u={温度、乘坐状态、相对湿度、风速、服装热阻}。

步骤2：确定地铁车厢热环境评价集。采用热舒适这一指标来评价地铁热环境。热舒适是人们对热环境的主观感受，美国ashrae标准推荐7级标尺：-3—+3，分别对应人体的冷、凉、微凉、中性、微暖、暖、热这7种感觉。在地铁热环境调研过程中，采用了ashrae7级标尺，根据地铁问卷调查结果发现，投票值基本集中在-2，-1，0，+1，+2上，占总人数的95%，因此将“冷”（-3）和“凉”（-2）合并，记做“冷”（-2），将热感觉“热”（+3）和“暖”（+2）合并，记做“热”（+2）。将7个热感觉分级为5个，依次为冷（-2）、微凉（-1）、中性（0）、微暖（+1）、热（+2），评价集定义为v={tsv=-2，-1，0，+1，+2}。

步骤3：确定影响因素与热感觉级别的隶属函数。在对5个城市（沈阳、北京、上海、广州、昆明）地铁线路调研的基础上，用模糊统计方法确定各特征变量与热感觉各级别间的隶属函数。

表1温度关于热感觉的隶属函数

表2乘车状态对于热感觉各级别的隶属函数

表3相对湿度对于热感觉各级别的隶属函数

表4风速对于热感觉各级别的隶属函数

表5服装热阻对于热感觉各级别的隶属函数

步骤4：权系数的确定。根据对5个城市地铁线路的调研，使用层次分析法确定各因素的影响权重。确定影响因素的排序：温度、乘坐状态、相对湿度、风速、服装热阻，可得判断矩阵a。应用matlab计算出判断矩阵a最大特征值及对应的标准化特征向量w。因素权重集为w=（0.419,0.263,0.160,0.097,0.061）。

步骤5：建立模糊综合评判模型

模糊综合评判集b：

根据最大隶属原则，模糊综合评判集b中的最大值所对应的评价级别即为该热环境的综合评判结果。为了对不同地铁热环境进行比较评价，需给出热环境的定量评价指标—平均热感觉mts（meanthermalsensation）。

由以上本发明的技术方案可知，本发明的有益效果是，在对主要城市地铁线路进行现场调研的基础上，利用模糊统计方法建立地铁车厢热环境影响因素与热感觉的隶属函数，采用专家评议与层次分析相结合的方法，确定地铁车厢热环境影响因素的权重值，利用模糊综合评判方法建立地铁车厢夏季热环境舒适度评价方法，将温度、相对湿度、风速、服装热阻、乘车状态代入该评价模型即可计算出乘车人员热感觉。本评价方法能相对准确地计算出不同地铁车厢热环境下人体热感觉舒适度，为地铁空调运行控制策略的制定提供参考。

附图说明

附图1为地铁车厢热环境舒适度评价方法的研究技术方案示意图。

附图2为地铁车厢热环境舒适度的评价流程图。

具体实施方式

为了方便理解本发明的技术内容，特举实例说明如下。

如图1、图2所示，一种地铁车厢夏季热环境舒适度评价方法，包括以下步骤：

步骤1：确定地铁车厢热环境的影响因素。影响人体热舒适的因素有空气温度、相对湿度、风速、平均辐射温度、衣着、活动量六个因素。在地铁环境中，平均辐射温度与空气温度存在线性关系，因此，将空气温度和平均辐射温度综合考虑。活动量主要跟乘车状态有关，包括站立和静坐两种姿势。因此将影响因素简化为u={温度、乘坐状态、相对湿度、风速、服装热阻}。

步骤2：确定地铁车厢热环境评价集。采用热舒适这一指标来评价地铁热环境。热舒适是人们对热环境的主观感受，美国ashrae标准推荐7级标尺：-3—+3，分别对应人体的冷、凉、微凉、中性、微暖、暖、热这7种感觉。在地铁热环境调研过程中，采用了ashrae7级标尺，根据地铁问卷调查结果发现，投票值基本集中在-2，-1，0，+1，+2上，占总人数的95%，因此将“冷”（-3）和“凉”（-2）合并，记做“冷”（-2），将热感觉“热”（+3）和“暖”（+2）合并，记做“热”（+2）。将7个热感觉分级为5个，依次为冷（-2）、微凉（-1）、中性（0）、微暖（+1）、热（+2），评价集定义为v={tsv=-2，-1，0，+1，+2}。

步骤3：确定影响因素与热感觉级别的隶属函数。在对5个城市（沈阳、北京、上海、广州、昆明）地铁线路调研的基础上，用模糊统计方法确定各特征变量与热感觉各级别间的隶属函数。（见表1—表5）。

步骤4：权系数的确定。根据对5个城市地铁线路的调研结果，使用层次分析法确定各因素的影响权重。因素权重集为w=（0.419,0.263,0.160,0.097,0.061）。

步骤5：建立模糊综合评判模型，得出人体平均热感觉mts（见公式1）。

在该步骤中，选取环境参数为：温度t=22.9℃，相对湿度h=80.3%，风速v=0.32m/s，运动状态为静坐的乘客，服装热阻fcl=0.45clo。使用模糊综合评判模型，计算其热感觉为0.35，与实际调研过程中热感觉评价为0.25较接近，符合真实热感觉。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。