[发明专利]一种基于列车空调动态负荷的在线控制方法

说明书

本发明公开了一种基于列车空调动态负荷的在线控制方法，包括步骤：1)建立列车三维模型；2)采集列车所经过城市的经纬度，计算列车行车角度；3)采集列车所经过城市的室外气象参数；4)将当地日期时间、当地经纬度、行车角度、行车速度、环境温度、环境湿度、所载人数、室内温度、室内湿度输入列车空调动态负荷模型；5)根据列车逐时负荷，建立列车空调在线控制模式，实时实地更新输入参数，以此调节列车空调系统运行模式。本发明不仅优化了列车空调负荷算法，还降低了列车空调能耗，以本发明应用实施例京广线列车为例，采用在线控制模式的列车空调系统耗电量比采用现有定频模式系统耗电量少21％。

技术领域

本发明涉及列车空调及其自动化控制技术领域，具体涉及一种基于列车空调动态负荷的在线控制方法。

背景技术

近20年来，中国高铁从无到有，发展迅猛，目前我国高铁里程占世界高铁总里程已超过50％，中国“四纵四横”高铁主骨架基本建成，到2025年中国高铁的通车里程将达3.8万里，形成“八纵八横”的高铁网。随着技术进步，中国干线铁路空调车的保有量和占比逐年提高，根据《2016年铁道统计公报》中国铁路客车拥有量为7.1万辆，其中，动车组为2586标准组、20688辆。列车能耗逐年上升，其中，列车空调耗能作为列车耗能中的主要成分，占70％左右，因此准确计算列车空调负荷有助于节能优化模式的确定，进一步降低列车实际行驶能耗。

中国列车铁道部标准(TB1951—87)运用稳态的方法对特定环境条件下的负荷进行计算，并将负荷的计算值作为列车空调系统设计的基础，显然这不能反应列车在整个运行过程中的负荷变化。通过这种方法选型的空调能耗往往偏大，而中国列车空调的动态负荷计算方法的研究相对较少，且多集中在理论分析阶段，并没有将列车空调的动态负荷和实际功耗相结合。目前高铁列车空调系统多采用由两台压缩机组成的两套制冷回路系统，即通过压缩机的启停来实现制冷量0、50％、100％的调节，且列车空调产品比较单一，主要产品仅有29kW、35kW、40kW、45kW四种规格。

为此，本发明专利建立了列车空调动态负荷模型，通过输入不同的参数得出列车运行过程中的负荷，采用反应系数法求解目标函数。为进一步地促进列车空调的节能，并基于动态负荷模型提出了一种在线控制模式，确保不同线路的列车空调相比于现在的列车空调均有不同程度的节能。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种基于列车空调动态负荷的在线控制方法，从动态负荷计算出发，可以解决当前稳态负荷计算所带来的能耗过大的弊端，同时，根据动态负荷模型建立了一种列车空调系统在线控制模式，改良了当前空调的控制方式，从以上两个方面使得列车空调能耗大大降低。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种基于列车空调动态负荷的在线控制方法，主要涉及两个方面，一是建立目前高铁线路的动态负荷模型，二是根据动态负荷模型制定控制模式，包含以下步骤：

S1、建立列车三维模型，主要包括列车长、宽、高、窗墙比、围护结构参数；

S2、采集当地时间列车所经过城市的经纬度，通过计算得出列车行车角度；

S3、采集列车所经过地区的室外气象参数；

S4、将列车所经过当地的时间经纬度、行车角度、行车速度、室内外温湿度、所载人数作为输入参数，输入到列车空调动态负荷计算模型中；

S5、依照建立的列车空调动态负荷模型，建立列车空调在线控制模式，实时实地的控制列车空调系统的运行，使得列车空调系统所制备的冷量正好满足列车所需冷负荷。

进一步地，所述的围护结构参数包括围护结构热扩散系数、导热系数、材料密度、厚度。

进一步地，所述的步骤S2中根据列车所经过当地的经纬度计算列车行车角度过程如下：