加热单元、座椅及轨道车辆的制作方法

1.本实用新型涉及轨道交通领域，具体而言，涉及一种加热单元、座椅及轨道车辆。


背景技术：

2.目前，有轨电车、轻轨、地铁等轨道车辆的座椅通常采用玻璃钢材料(部分采用不锈钢材料)，使用寿命长，且耐火性能好。但是在环境温度低的时候，比如冬季，现有材质的座椅表面温度较低，乘客乘坐不舒适，因此通常会在座椅上设置加热单元以对座椅进行加热。
3.相关技术中，加热单元有电阻丝、碳纤维、碳纳米管、石墨烯、ptc等，根据座椅的结构形式和寿命要求，碳纤维是最适用的一种加热材料。单独的碳纤维加热线线径较粗，不适于嵌入到座椅内部，可粘贴到座椅外侧，但是由于玻璃钢导热系数低，传导到椅面的温度低，加热效果较差。通过碳纤维线编织形成的碳纤维布可以改善上述问题，但是碳纤维布内部的碳纤维线只要局部损坏就会导致整条碳纤维线失去加热功能，严重影响碳纤维布的加热效果。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种加热单元，其局部损坏不会影响其它部位继续加热，可以有效降低对整个加热单元加热效果的影响。
5.本实用新型的目的在于提供一种座椅，其具有加热效果好，乘坐舒适度高的特点。
6.本实用新型的目的在于提供了一种轨道车辆，其可以有效提高乘坐舒适度。
7.本实用新型的实施例是这样实现的：
8.第一方面，本实用新型提供一种加热单元，包括正极接线、负极接线、多条第一碳纤维线以及多条第二碳纤维线，每条所述第一碳纤维线的两端分别连接所述正极接线和所述负极接线，每条所述第二碳纤维线的两端分别连接所述正极接线和所述负极接线，所述多条第一碳纤维线和所述多条第二碳纤维线相互交错且连接以形成网状加热结构。
9.在可选的实施方式中，所述多条第一碳纤维线相互平行，所述多条第二碳纤维线相互平行，所述第一碳纤维线的延伸方向和所述第二碳纤维线的延伸方向之间具有夹角。
10.在可选的实施方式中，所述第一碳纤维线的延伸方向和所述第二碳纤维线的延伸方向之间的夹角为90
°
。
11.在可选的实施方式中，所述第一碳纤维线和所述第二碳纤维线二者中的任意一者与所述正极接线和所述负极接线二者中的任意一者之间的夹角为45
°
。
12.在可选的实施方式中，加热单元还包括由多条玻璃纤维线相互交错且连接形成的网状加强结构，所述网状加强结构与所述网状加热结构通过纺织机混合编织相互连接。
13.第二方面，本实用新型提供一种座椅，包括座椅本体和前述实施方式任一项所述的加热单元，所述加热单元设置于所述座椅本体。
14.在可选的实施方式中，所述座椅本体用于接触人的表面依次铺设有第一玻璃纤维
层、第二玻璃纤维层以及胶衣层，所述加热单元设置于所述第一玻璃纤维层和所述第二玻璃纤维层之间。
15.在可选的实施方式中，所述座椅本体设置有人体感应开关、温度传感器以及温度控制器，所述人体感应开关用于检测所述座椅本体上是否有人，所述温度传感器用于检测所述座椅本体的温度，所述温度控制器同时与所述人体感应开关、所述温度传感器以及所述加热单元电连接，用于根据所述座椅本体上是否有人以及所述座椅本体的温度控制所述加热单元加热或者停止加热。
16.在可选的实施方式中，所述人体感应开关为电容式接近开关。
17.第三方面，本实用新型提供一种轨道车辆，包括前述实施方式任一项所述的座椅。
18.本实用新型实施例的有益效果包括：
19.本实用新型实施例提供的加热单元，其采用多条第一碳纤维线和多条第二碳纤维线相互交错且连接形成的网状加热结构，可以从很大程度上增加电流通过的路径，即使其中一条碳纤维线(第一碳纤维线或者第二碳纤维线)的局部断裂损坏而导致电流无法通过，该碳纤维线其它部位也仍然能有电流通过而继续加热，即一条碳纤维线局部断裂损坏不会导致该条碳纤维线整体都不能工作，这样可以有效降低局部损坏对整个加热单元加热效果的影响，提高加热单元工作的稳定性和可靠性。
20.本实用新型实施例提供的座椅，其采用上述的加热单元实现加热，具有加热效果好，乘坐舒适度高的特点。
21.本实用新型实施例提供的轨道车辆，其采用上述的座椅，可以有效提高乘坐舒适度。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
23.图1为本实用新型实施例提供的轨道车辆的多个座椅的正视图；
24.图2为本实用新型实施例提供的轨道车辆的多个座椅的俯视图；
25.图3为本实用新型实施例提供的座椅的结构示意图；
26.图4为本实用新型实施例提供的座椅的表面示意图；
27.图5为本实用新型实施例提供的加热单元的结构示意图；
28.图6为本实用新型实施例提供的温度控制器的连接示意图。
29.图标:10-轨道车辆；100-座椅；110-座椅本体；112-椅面；114-靠背；116-骨架型材；120-第一玻璃纤维层；130-加热单元；131-正极接线；132-负极接线；133-引出线；134-第一碳纤维线；135-第二碳纤维线；136-玻璃纤维线；140-第二玻璃纤维层；150-胶衣层；160-温度控制器；162-外部控制接口；164-外部通信接口；166-外部供电接口；170-人体感应开关；180-温度传感器；190-客室电加热器。
具体实施方式
30.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
31.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
32.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
33.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
34.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
35.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
36.目前，各类轨道车辆为了提升客室温度，保证乘坐舒适度，普遍配置有客室电加热器，这些客室电加热器普遍安装于座椅的骨架型材上，但不是每个座椅都配置有客室电加热器。并且，通过热辐射及热传导的方式，座椅的椅面会在一定程度上受到客室电加热器影响，温度有一定的升高，但这个温度升高有限且不可控。
37.而座椅一般为玻璃钢座椅，由玻璃纤维和树脂压铸或者手工糊制，座椅上表面喷涂胶衣，下表面粘接铝合金型材以提高座椅强度并提供座椅安装接口。常规的粘贴发热单元只适用于座椅的靠背，如发热管、发热线、发热片等，无法粘贴到座椅下方。金属发热片以及其他片状发热材料与玻璃钢融合不好，容易出现分层现象，且厚度较厚，不适用于嵌入到座椅内。
38.相对而言，碳纤维更适合用于轨道车辆的座椅上。碳纤维具有发热效率高、性能稳定、与树脂结合性好等特点，能够满足座椅不小于30年的使用寿命需求。并且碳纤维作为发热材料，其强度高于玻璃纤维，是座椅的一种很好增强材料，在同等座椅强度要求下可减薄座椅，减轻座椅重量，达到节能效果。进一步地，为了能使座椅加热均匀，通常将多条碳纤维线编织成碳纤维布，但是这种碳纤维布存在加热效果不佳的问题，因为其中任一碳纤维线
局部发生断裂损坏，整条碳纤维线就无法继续加热，严重影响整个碳纤维布的加热效果。
39.针对上述情况，本实用新型实施例提供了一种轨道车辆，该轨道车辆配置的座椅设置有一种新的加热单元，该加热单元采用碳纤维线编织而成，不仅均匀加热，而且加热效果良好，即使其中一条碳纤维线局部断裂，该碳纤维线的其它部位也可以继续加热，从而保证整个加热单元的加热效果不会因为局部损坏而受到太大影响，提高加热单元工作的稳定性和可靠性。
40.下面结合附图详细介绍本实用新型实施例提供的轨道车辆。
41.请参照图1和图2，本实用新型实施例提供的轨道车辆10可以为有轨电车、轻轨、地铁、火车、动车和高铁等。本轨道车辆10包括车辆本体(图中未示出)和设置于车辆本体的多个座椅100。其中，座椅100包括座椅本体110和加热单元130，加热单元130设置于座椅本体110，用于对座椅本体110进行加热，以提高乘坐舒适度。
42.请参照图3，座椅本体110包括椅面112、连接于椅面112后侧的靠背114以及连接于椅面112下表面的骨架型材116。请参照图4，座椅本体110用于接触人的表面(包括椅面112的上表面和/或靠背114的前表面)依次铺设有第一玻璃纤维层120、第二玻璃纤维层140以及胶衣层150，加热单元130设置于第一玻璃纤维层120和第二玻璃纤维层140之间。即第一玻璃纤维层120铺设于座椅本体110表面，加热单元130铺设于第一玻璃纤维层背离座椅本体110的表面，第二玻璃纤维层140铺设于加热单元130背离第一玻璃纤维层120的表面，胶衣层150铺设于第二玻璃纤维层140背离加热单元130的表面。
43.加热单元130呈片状，其可以位于座椅本体110的椅面112的上表面和/或靠背114的前表面，即加热单元130可以根据需求只设置于椅面112或者靠背114，也可以同时设置于椅面112和靠背114。加热单元130的具体尺寸可以根据需求调节，比如可以在400x800mm左右。加热单元130与用于与乘客直接接触的胶衣层150之间仅间隔有第二玻璃纤维层140，这样可以使得加热单元130产生的热量能高效地传递到胶衣层150，以提高加热效果，保证乘客的舒适度。
44.详细地，请参照图5，加热单元130包括正极接线131、负极接线132、多条第一碳纤维线134以及多条第二碳纤维线135，每条第一碳纤维线134的两端分别连接正极接线131和负极接线132，每条第二碳纤维线135的两端分别连接正极接线131和负极接线132，多条第一碳纤维线134和多条第二碳纤维线135相互交错且连接以形成网状加热结构。
45.正极接线131和负极接线132可以根据需求采用不同的结构，本实施例中，正极接线131和负极接线132均为多芯铜线且二者相互平行。正极接线131和负极接线132通过编织工艺与多条第一碳纤维线134和多条第二碳纤维线135相连。正极接线131和负极接线132均通过压接接线端子连接有引出线133，当两条引出线133分别与外部电源的正极和负极连接时，网状加热结构内就会有电流通过，从而实现加热。
46.与目前的碳纤维布不同，本加热单元130的多条第一碳纤维线134和第二碳纤维线135相互交错且连接形成网状结构，这样设置可以从很大程度上增加电流通过的路径，即使其中一条碳纤维线(第一碳纤维线134或者第二碳纤维线135)的局部断裂损坏而导致电流无法通过，该碳纤维线其它部位也仍然能有电流通过而继续加热，即一条碳纤维线局部断裂损坏不会导致该条碳纤维线整体都不能工作，这样可以有效降低局部损坏对整个加热单元130加热效果的影响，提高加热单元130工作的稳定性和可靠性。
47.进一步地，多条第一碳纤维线134和多条第二碳纤维线135之间可以根据需要采用不同的布置方式，本实施例中，多条第一碳纤维线134相互平行，多条第二碳纤维线135相互平行，第一碳纤维线134的延伸方向和第二碳纤维线135的延伸方向之间具有夹角a且夹角a为90
°
。即第一碳纤维线134和第二碳纤维线135相互垂直。并且，第一碳纤维线134和第二碳纤维线135二者中的任意一者与正极接线131和负极接线132二者中的任意一者的夹角为45
°
。这种布置方式可以有效提高整个网状加热结构的加热均匀性，同时可以降低编织工艺的难度。
48.需要说明的是，其它实施例中，第一碳纤维线134和第二碳纤维线135的延伸方向也可以不垂直，比如夹角可以为70
°
、80
°
、100
°
或者110
°
等。相应地，第一碳纤维线134与正极接线131和负极接线132二者中的任意一者之间的夹角也可以为35
°
、40
°
、50
°
、55
°
等，第二碳纤维线135与正极接线131和负极接线132二者中的任意一者之间的夹角也可以为35
°
、40
°
、50
°
、55
°
等。
49.进一步地，加热单元130还包括由多条玻璃纤维线136相互交错且连接形成的网状加强结构，网状加强结构和网状加热结构通过纺织机混合编织相互连接，可以有效加强整个加热单元130的强度。
50.请参照图6，为了实现温度可控以及节省电能，座椅本体110设置有人体感应开关170、温度传感器180以及温度控制器160，人体感应开关170用于检测座椅本体110上是否有人，温度传感器180用于检测座椅本体110的温度，温度控制器160同时与人体感应开关170、温度传感器180以及加热单元130电连接，用于根据座椅本体110上是否有人以及座椅本体110的温度控制加热单元130加热或者停止加热。
51.详细地，人体感应开关170可以根据需要选用不同的类型，本实施例中，人体感应开关170为电容式接近开关且设置于椅面112的下表面。这种接近开关只需将感应面贴于椅面112的下表面即可，无需为透过红外光或者雷达信号而在座椅本体110上开孔，从而提高座椅本体110的美观性，降低座椅本体110的制造成本。其它实施例中，人体感应开关170也可以为红外感应开关或者雷达。温度传感器180也设置于椅面112的下表面且邻近人体感应开关170。
52.温度控制器160设置于椅面112的下表面，用于接收人体感应开关170和温度传感器180检测到信号，通过pid控制系统实现座椅100温度的控制。本实施例中，温度控制器160采用高性能arm处理器，其集成有用于接收外部控制指令的外部控制接口162、用于与网络通信模块电连接的外部通信接口164、用于与外部电源电连接的外部供电接口166、用于与温度传感器180电连接的温度传感器接口、用于与人体感应开关170电连接的人体感应开关接口和用于与加热单元130电连接的加热单元接口。
53.正常工况下，温度控制器160预设有两个温度，即初始温度和目标温度，初始温度为座椅100上无人乘坐时的温度，目标温度为座椅100上有人乘坐时的温度，示例性地，系统可以默认当座椅100无人乘坐时设定座椅100的初始温度为20℃，当座椅100上有人乘坐时设定座椅100的目标温度为35℃。当人体感应开关170检测到座椅本体110上没人时，座椅100温度一般处于初始温度(比如20
°
)。当人体感应开关170检测到座椅本体110上有人时，温度控制器160就会控制加热单元130开始加热，当温度传感器180器检测到座椅100温度升高至目标温度(比如35
°
)时，温度控制器160就会控制加热单元130停止加热，这样就可以保
证座椅100温度到达目标温度，提高乘坐人员的舒适度，又可以实现节能，避免不必要地能源浪费。
54.进一步地，温度控制器160通过外部通信接口164集成有网络通信模块(3g/4g/5g)，座椅100上的乘客可通过扫描设置在座椅100上或座椅100旁边的二维码来实时控制座椅100的温度，增强乘客体验。当乘客离开后，建立的临时网络断开，座椅100恢复到初始温度。当需要调整初始温度和目标温度时可通过外部通信接口164直接调整。乘客自己也可以通过扫描二维码来单独调节自己所坐座椅100的温度，此时温度控制器160负责将乘客的温度需求转换成pwm信号，实时调节座椅100温度。
55.座椅本体110的椅面112下方还可以设置客室电加热器190，用于与加热单元130配合，以有效地提高客室和座椅100温度，进一步保证乘客的舒适度。
56.本轨道车辆10配置的座椅100，其加热单元130采用网状加热结构，加热效果不会因为局部断裂损坏而受到严重影响，因此本加热单元130具有良好的工作稳定性和可靠性，可以有效提高座椅100的加热效果，保证轨道车辆10的乘坐舒适度。
57.最后，还需要说明的是，上述实施例中的座椅100除了应用于轨道车辆10之外，也可以用于其它需要乘坐的场景，比如住宅、商场、学校、汽车站、机场等；上述实施例中的加热单元130除了应用于座椅100之外，也可以用于其它需要加热的场景，比如沙发、床、墙壁等。
58.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种加热单元，其特征在于，包括正极接线、负极接线、多条第一碳纤维线以及多条第二碳纤维线，每条所述第一碳纤维线的两端分别连接所述正极接线和所述负极接线，每条所述第二碳纤维线的两端分别连接所述正极接线和所述负极接线，所述多条第一碳纤维线和所述多条第二碳纤维线相互交错且连接以形成网状加热结构。2.根据权利要求1所述的加热单元，其特征在于，所述多条第一碳纤维线相互平行，所述多条第二碳纤维线相互平行，所述第一碳纤维线的延伸方向和所述第二碳纤维线的延伸方向之间具有夹角。3.根据权利要求2所述的加热单元，其特征在于，所述第一碳纤维线的延伸方向和所述第二碳纤维线的延伸方向之间的夹角为90
°
。4.根据权利要求1-3任一项所述的加热单元，其特征在于，所述第一碳纤维线和所述第二碳纤维线二者中的任意一者与所述正极接线和所述负极接线二者中的任意一者之间的夹角为45
°
。5.根据权利要求1所述的加热单元，其特征在于，还包括由多条玻璃纤维线相互交错且连接形成的网状加强结构，所述网状加强结构与所述网状加热结构通过纺织机混合编织相互连接。6.一种座椅，其特征在于，包括座椅本体和权利要求1-5任一项所述的加热单元，所述加热单元设置于所述座椅本体。7.根据权利要求6所述的座椅，其特征在于，所述座椅本体用于接触人的表面依次铺设有第一玻璃纤维层、第二玻璃纤维层以及胶衣层，所述加热单元设置于所述第一玻璃纤维层和所述第二玻璃纤维层之间。8.根据权利要求6所述的座椅，其特征在于，所述座椅本体设置有人体感应开关、温度传感器以及温度控制器，所述人体感应开关用于检测所述座椅本体上是否有人，所述温度传感器用于检测所述座椅本体的温度，所述温度控制器同时与所述人体感应开关、所述温度传感器以及所述加热单元电连接，用于根据所述座椅本体上是否有人以及所述座椅本体的温度控制所述加热单元加热或者停止加热。9.根据权利要求8所述的座椅，其特征在于，所述人体感应开关为电容式接近开关。10.一种轨道车辆，其特征在于，包括权利要求6-9任一项所述的座椅。

技术总结
本实用新型提供了一种加热单元、座椅以及轨道车辆，属于轨道交通领域，加热单元包括正极接线、负极接线、多条第一碳纤维线以及多条第二碳纤维线，每条第一碳纤维线的两端分别连接正极接线和负极接线，每条第二碳纤维线的两端分别连接正极接线和负极接线，多条第一碳纤维线和多条第二碳纤维线相互交错且连接以形成网状加热结构。该加热单元加热效果不会因为局部损坏而受到严重影响，具有工作稳定可靠的特点。相应地，采用上述加热单元的座椅具有加热效果好，乘坐舒适度高的特点，而采用上述座椅的轨道车辆具有乘坐舒适度高的特点。椅的轨道车辆具有乘坐舒适度高的特点。椅的轨道车辆具有乘坐舒适度高的特点。


技术研发人员：刘立国 杨日龙 韩成利 王东海 潘星宇 段小磊 祝春桐
受保护的技术使用者：北京中车长客二七轨道装备有限公司
技术研发日：2022.09.26
技术公布日：2023/1/31