一种高速地铁列车车内压力智能控制系统技术方案

本发明专利技术提供了一种高速地铁列车车内压力智能控制系统，通过获得列车速度、位置及车内外压力等信息对未来一定时间内车内压力值的预测，在出现大的压力变化率之前的一定时间内通过调整新风送风量和排风量预先对车内空气物质量进行预调整，以克服在未来的时间内大的压力变化量，提高人体舒适性，避免车内压力变化引起乘客不适。

An intelligent pressure control system for high speed metro train

【技术实现步骤摘要】
一种高速地铁列车车内压力智能控制系统
本专利技术涉及轨道交通
，尤其涉及一种高速地铁列车车内压力智能控制系统。
技术介绍
随着城市规模的扩大及数量的增多，人们对公共交通需求巨大，而城市轨道交通是解决城市交通问题的有效工具，其中地铁有着其它城市交通工具无可比拟的优势，而备受关注。在车速提高后列车在地铁隧道内运行时会引起压力变化，这种压力变化由于目前地铁车辆基本没有密封性而基本不衰减的传入到车内，引起乘客耳感不适性，目前在增大隧道断面积的同时逐渐采用有气密性的车体，这种车体类似高铁列车，就是使用压差传感器，在测得车内外压差大于一定值后给新风口阀门给一个信号关闭新风口，以减少车内压力波动；在压差小于一定值后打开新风口阀门。研究表明，列车引起的压力变化明显的情况是发生在列车通过地铁风井时，由于地铁风井间距较小，如果采用简单的关闭新风口的方式，可能因为关闭频率高而引起车内新风量不足，引起乘客乘坐不适性。日本高铁列车通过获取车内外压力来控制新风送风量和排风量来实现对车内压力的控制，但这种是被动的。这种获取方式对于气密性好的新造列车效果是很好的，但由于引起车内压力变化率的车外压力变化是在很短的时间内完成的，车内压力的变化与车内空气物质量有之间关系，而物质量的改变是一个时间积累量，采用被动式的方式将随着列车气密性的下降而效果不好。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：为了克服现有技术之不足，本专利技术提供一种通过获得列车速度、位置及车内外压力等信息对未来一定时间内车内压力值的预测，在出现大的压力变化率之前的一定时间内通过调整新风送风量和排风量预先对车内空气物质量进行预调整，以克服在未来的时间内大的压力变化量的一种高速地铁列车车内压力智能控制系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高速地铁列车车内压力智能控制系统，通过新风风机和排风机控制列车车内压力，包括主控制器和由主控制器控制开启和关闭的新风风机和排风机，列车车内和车外均安装有安装有压力传感器，所述压力传感器测得列车运行前车内压力p0、列车运行中的车内压力p1，在预设的预调整量Δp作用下，通过控制新风风机转速和排风机转速调节列车的送排风量调节列车车内压力，使得列车运行中车内压力p1符合人体需求。进一步的，所述的预调整量Δp具有如下测定步骤：A、测定列车区间隧道长度，隧道直径，隧道两端设置喇叭口，在区间隧道内设置两个车站分别为第一车站和第二车站，第二车站与区间隧道通过缓变段相连，在区间随到上设计竖井，并测量列车气密指数；B、列车以预设速度从区间隧道外运行并驶入隧道，依据列车运行规律，在两个车站完成启停，在列车运行过程中采取车内车外的压力数据；C、通过广义黎曼特征线隧道压力波计算法得出未来列车车外压力变化，并通过计算出车内压力变化，式中pi为车内压力波动值；po为车外压力波动值，t为时间，τ为表示车辆气密性能的时间常数—气密指数，单位为s；Δp＝pi+p0-p1，p0为列车运行前车内压力，po为车外压力波动值。更进一步的，新风量和排风量与车辆内与压力的关系可由理想气体状态方程计算获得，即式中p1为车内实际压力；G1、G2分别为新风风机送风量和排风机排风量；V为车厢体积；ρ为空气密度；Δt为风机运行时间；T为当前温度；M为空气分子量；在p1、V、ρ、T、M为已知条件下，(G1-G2)*Δt数据可以计算，则新风风机和排风机需要控制的送风量和排风量则可通过调节新风风机和排风机的排风量和运行时间动态调节，即获得新风风机和排风机需要控制的送风量和排风量。进一步的，所述的列车具有若干节车厢，每节车厢车外和车内均安装有压力传感器，每节车厢上均设有与主控制器型号连接的光纤收发器，所述光纤收发器则信号连接有风机控制器，所述风机控制器控制调节新风风机和排风机的转速和送排风量。本专利技术的有益效果是，本专利技术的提供的一种高速地铁列车车内压力智能控制系统，改变地铁气密性车体新风口采用依据压力差被动式启闭方式，实行由车速、位置、车内外压力以及由自主开发的车内压力计算预测程序预测信息来控制新风和排风机风量，减缓车内压力变化率，可消除乘客耳感不适性等问题。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术的原理图。图2是本专利技术中地铁计算模型示意图。图3是本专利技术中压力时间里程曲线。图4是本专利技术中的控制原理图。图中1、第一车站2、第二车站3、第一竖井4、第二竖井5、第三竖井。具体实施方式现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。如图1所示的一种高速地铁列车车内压力智能控制系统，是本专利技术最优实施例，通过新风风机和排风机控制列车车内压力，包括主控制器和由主控制器控制开启和关闭的新风风机和排风机，列车车内和车外均安装有安装有压力传感器。所述的列车具有若干节车厢，每节车厢车外和车内均安装有压力传感器，每节车厢上均设有与主控制器型号连接的光纤收发器，所述光纤收发器则信号连接有风机控制器，所述风机控制器控制调节新风风机和排风机的转速和送排风量。压力传感器测得列车运行前车内压力p0、列车运行中的车内压力p1，在预设的预调整量Δp作用下，通过控制新风风机转速和排风机转速调节列车的送排风量调节列车车内压力，使得列车运行中车内压力p1符合人体需求，其中新风量和排风量与车辆内与压力的关系可由理想气体状态方程计算获得，即式中p1为车内实际压力；G1、G2分别为新风送风量和排风量；V为车厢体积；ρ为空气密度；Δt为风机运行时间；T为当前温度；M为空气分子量。在上述方案中，为了符合人体舒适，避免车内压力变化引起乘客不适，列车运行前车内压力p0也为确定值，如果可以计算得知预调整量Δp，则p1可以计算得出，相应的，可获得新风送风量和排风量G1、G2。所述的预调整量Δp具有如下测定步骤：A、测定列车区间隧道长度，隧道直径，隧道两端设置喇叭口，在区间隧道内设置两个车站分别为第一车站1和第二车站2，第二车站2与区间隧道通过缓变段相连，在区间随到上设计竖井，并测量列车气密指数；B、列车以预设速度从区间隧道外运行并驶入隧道，依据列车运行规律，在两个车站完成启停，在列车运行过程中采取车内车外的压力数据；C、通过广义黎曼特征线隧道压力波计算法得出未来列车车外压力变化，并通过计算出车内压力变化，式中pi为车内压力波动值；po为车外压力波动值，t为时间，τ为表示车辆气密性能的时间常数—气密指数，单位为s；Δp＝pi+p0-p1，p0为列车运行前车内压力，po为车外压力波动值。如图2所示，计算一个结构如图2所示地铁隧道。设置两个车站，每个车站之间的区间隧道长5000m，隧道直径为7.0m，两端设置截面积为55m2的喇叭口；第一车站截面积与区间隧道截面积相等，第二车站截面积为区间隧道截面积的84％，且第二车站与区间隧道通过缓变段相连；设置3个截面积为16m2竖井。列车具有一定密封性，其气密指数为2s。第一车站1前方具有5000m的隧道，且第一车站1前方2500m位置处开有第一竖井3，第二车站2两端则分别开有第二竖井4和第三竖井5。第一竖井3、第二竖井4、第三竖井5会通入空气，造成第一车站1与第二车站2之间和前后的三段区间隧道内发生空气流动，造本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高速地铁列车车内压力智能控制系统，通过新风风机和排风机控制列车车内压力，其特征在于：包括主控制器和由主控制器控制开启和关闭的新风风机和排风机，列车车内和车外均安装有安装有压力传感器，所述压力传感器测得列车运行前车内压力p0、列车运行中的车内压力p1，在预设的预调整量Δp作用下，通过控制新风风机转速和排风机转速调节列车的送排风量调节列车车内压力，使得列车运行中车内压力p1符合人体需求。

【技术特征摘要】
1.一种高速地铁列车车内压力智能控制系统，通过新风风机和排风机控制列车车内压力，其特征在于：包括主控制器和由主控制器控制开启和关闭的新风风机和排风机，列车车内和车外均安装有安装有压力传感器，所述压力传感器测得列车运行前车内压力p0、列车运行中的车内压力p1，在预设的预调整量Δp作用下，通过控制新风风机转速和排风机转速调节列车的送排风量调节列车车内压力，使得列车运行中车内压力p1符合人体需求。2.如权利要求1所述的一种高速地铁列车车内压力智能控制系统，其特征在于：所述的预调整量Δp具有如下测定步骤：A、测定列车区间隧道长度，隧道直径，隧道两端设置喇叭口，在区间隧道内设置两个车站分别为第一车站和第二车站，第二车站与区间隧道通过缓变段相连，在区间随到上设计竖井，并测量列车气密指数；B、列车以预设速度从区间隧道外运行并驶入隧道，依据列车运行规律，在两个车站完成启停，在列车运行过程中采取车内车外的压力数据；C、通过广义黎曼特征线隧道压力波计算法得出未来列车车外压力变化，并通过计...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭佳梁，周朝晖，张学飞，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32