一种动力集中动车组制氧装置及控制方法与流程

1.本发明涉及轨道用车制氧设备领域，更具体地说，特别涉及一种动力集中动车组制氧装置及控制方法。


背景技术：

2.据调查随着海拔高度的增加，由于空气密度的下降，空气氧分压也呈线性下降趋势,当人们长期处于高寒缺氧的高海拔地区时，长期缺氧的自然条件对人体机能有很大的损害，影响人体机能的正常发挥，影响工作效率。
3.随着我国高原铁路线路建设逐步增加,为了满足高原轨道交通车辆司乘人员的吸氧需求。近年来，行业内已经出现了轨道交通车辆制氧系统，但是由于高原轨道交通车辆技术研发难度大，导致其发展缓慢，尤其是高原机车制氧系统技术更新缓慢。制氧系统一般由供气装置、制氧装置、供氧装置组成，空气压缩机安装在车下，通过供气管路将压缩空气输送给制氧装置。
4.但这种方式空气压缩机工作环境恶劣，压缩空气杂质多，导致压缩空气质量不稳定，降低制氧装置的过滤系统使用寿命。
5.或者将制氧系统安装在机械间，使用方式为一备一用，风源由制氧机自带的空压机提供，占用较大机械间空间。且当受高原气压低的影响，制氧机机箱内的散热风量急剧减少，压缩机产生的热量不能及时排出到箱体外，其空间温度达到一定程度后，就会触及压缩机的高温保护系统，这时压缩机就会暂时停机。这种情况下，需要将制氧机的机箱分别拆除，从而保证压缩机散热正常。该制氧系统对空间、散热要求都很高。
6.无论采用什么制氧方法，制氧系统都需要获取通过供气装置压缩空气供给制氧设置以获取所需浓度的富氧空气。但是目前制氧装置、供气装置空气压缩机分别布置在车辆不同的位置，需要大量的管路来连接制氧装置和空气压缩机，导致制氧系统可靠性降低。目前轨道交通行业内制氧系统使用自带空气压缩机为制氧设备提供压缩空气，存在以下不足：
7.(1)自带空气压缩机需要极大的功率，随着高原海拔升高，空气越来越稀薄，压缩机功率就需要提高，对轨道交通车辆的制氧供电需求就越高。
8.(2)伴随空气压缩机功率增加，外形尺寸及重量随之增加，所需占用动力车机械间空间越大，重量配置难度越高。
9.(3)制氧系统自带空气压缩机所获取的压缩空气质量不稳定，随着环境变化(如高原的环境下的空气质量差、风沙环境下杂质多)导致压缩空气质量差，对制氧设备造成极大危害，降低制氧设备寿命。
10.(4)压缩机工作时振动大，容易造成制氧核心设备安装松动，减少制氧装置寿命。
11.(5)压缩机工作时噪声极大，影响司乘人员工作环境。
12.(6)压缩机工作热量高，在轨道交通车辆设备安装机械间难以散发热量，增加了散热需求。
13.(7)压缩空气气源来源单一，一旦压缩机故障将导致制氧系统无法工作。


技术实现要素：

14.为解决上述技术问题，本发明提供一种动力集中动车组制氧装置，可以补充司机室内的氧气浓度，保障极端情况下司乘人员的安全，保障列车运行的安全。
15.有必要地，还提供应用上述动力集中动车组制氧装置的控制方法。
16.本发明提供的技术方案如下：
17.一种动力集中动车组制氧装置，包括：
18.用于将大气空气制备成富氧空气的制氧主机；
19.连接在所述制氧主机的出气口上，用于输送富氧空气的供氧管路；
20.连接在所述供氧管路的管路上，用于将制氧空气均匀分布在司机室空气中的第一供氧终端；
21.连接在所述制氧主机的进气口，用于将大气空气输送至所述制氧主机内的进气管路；
22.连接在所述供氧管路的管路上，用于将制氧空气均匀分布在司机室空间中的第二供氧终端。
23.其中，所述第二供氧终端是司机室空调机组，所述空调机组连接在在所述供氧管路的端口上。
24.其中，所述制氧主机包括：
25.用于空气制备成富氧空气的制氧装置；
26.分别与所述制氧装置连接，用于向所述制氧装置输送压缩空气的备用压缩机；
27.与常用压缩机和备用压缩机电连接，用于控制所述常用压缩机和备用压缩机的所述控制器。
28.其中，常用压缩机一般为客车风源系统中的压缩机。
29.其中，还包括制氧空气管路接口，
30.其中，所述第一供氧终端是分布式或弥散式供氧终端。
31.其中，所述第二供氧终端是分布式供氧终端。
32.其中，所述控制器集成在机车的通信控制器上。
33.其中，所述动力集中动车组制氧装置安装在司机室的侧墙或者后墙上。
34.其中，还包括设置在所述司机室内的，用于检测司机室内氧深度并将数据传输给所述控制器的氧浓度传感器。
35.一种应用权利要求所述的动力集中动车组制氧装置的控制方法，包括以下步骤：
36.(1)控制器接收到氧浓度传感器传输的司机室的氧浓度；
37.(2)控制器根据司机室的氧浓度，结合预设值判断是否需要启动常用压缩机和备用压缩机，并输出指令。
38.与现有技术相比，本发明提供的动力集中动车组制氧装置，通过设置第二供氧终端，在极端环境下，可以补充司机室内的氧气浓度，保障极端情况下司乘人员的安全，保障列车运行的安全。
附图说明
39.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
40.图1为本发明在动车组车身上的安装示意图；
41.图2为本发明在动车组车头上的安装示意图；
42.图3为本发明制氧主机的示意图；
43.图4为控制器的控制示意图；
44.图中，空气管路接口1、进气管路2、制氧主机3、供氧管路4、第一供氧终端5、第二供氧终端6、制氧装置31、常用压缩机32、备用压缩机33、控制器34。
具体实施方式
45.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
46.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上；当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。
47.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。
48.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
49.须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。
50.本发明实施例采用递进的方式撰写。
51.如图1至图4所示，一种动力集中动车组制氧装置，包括：
52.用于将大气空气制备成富氧空气的制氧主机3；
53.连接在所述制氧主机3的出气口上，用于输送富氧空气的供氧管路4；
54.连接在所述供氧管路4的管路上，用于将制氧空气均匀分布在司机室空气中的第一供氧终端5；
55.连接在所述制氧主机3的进气口，用于将大气空气输送至所述制氧主机3内的进气管路2；
56.连接在所述供氧管路4的管路上，用于将制氧空气均匀分布在司机室空间中的第二供氧终端6。
57.本发明的动力集中动车组制氧装置安装在司机室的侧墙或者后墙上，可以节省空间。
58.正常情况下，启动制氧主机3，通过供氧管路4通向第一供氧终端5，提高动力车司机室内的氧浓度，在氧浓度不够的时候，启动第二供氧终端6向司机室补充富氧空气，保障司乘人员的安全，适合用于高寒缺氧的高海拔地区
59.本发明的所述第二供氧终端6是司机室空调机组，所述空调机组连接在在所述供氧管路4的端口上。
60.将司机室空调机组作为第二供氧终端6，可以节省空间，空气弥散效果好，有利于制氧主机3的富氧空气更快速均匀的充斥在司机室内。
61.本发明的所述制氧主机3包括用于空气制备成富氧空气的制氧装置31；
62.分别与所述制氧装置31连接，用于向所述制氧装置31输送压缩空气的备用压缩机33；
63.与常用压缩机32和备用压缩机33电连接，用于控制所述常用压缩机32和备用压缩机33的所述控制器34。
64.一般情况下，常用压缩机32为客车风源系统中的压缩装置。
65.控制器34分别控制常用压缩机32和备用压缩机33的开关和功率，正常情况下启动常用压缩机32工作，对车厢内进行富氧空气的供给，在海拔较高的高原，氧气极为稀薄，此时启动备用压缩机33和常用压缩机32同时为司机室进行供氧，保障司乘人员的安全，在常用压缩机32出现故障时，也可以启动备用压缩机33应急。
66.本发明还包括制氧空气管路接口1，用于连接客车风源系统即客车提供的制氧空气管理与动力车制氧空气管路，客车与动力车连挂后连接；
67.本发明的所述第一供氧终端5是分布式或弥散式供氧终端。
68.本发明的所述第二供氧终端6是分布式供氧终端，一般情况下，由于受到安装空间的限制，备用压缩机33功率有限，采用备用压缩机33工作时，仅能满足分布式供氧终端压缩空气需求。
69.本发明的所述控制器34集成在机车的通信控制器上，这样更节省空间。
70.还包括设置在所述司机室内的，用于检测司机室内氧深度并将数据传输给所述控制器34的氧浓度传感器。
71.本发明还提供一种应用如上所述的动力集中动车组制氧装置的控制方法，包括以下步骤：
72.(1)控制器34接收到氧浓度传感器传输的司机室的氧浓度；
73.(2)控制器34根据司机室的氧浓度，结合预设值判断是否需要启动常用压缩机32和备用压缩机33，并输出指令。
74.控制器34通过接收到氧浓度传感器传输的司机室的氧浓度，精准判断常用压缩机32和备用压缩机33的开关和功率，可以精准调控司机室的氧浓度保障安全，同时也节省能
耗。
75.本发明的动力集中动车组制氧装置，所需功率不由动力车提供，转为客车提供。
76.由于常用压缩机32由客车的风源系统提供，不安装在动力车，节约动力车空间。
77.客车风源系统具有完整空气滤清系统，相对动力车配置压缩机的方式，可保证风源质量的可靠性，延长制氧设备置使用寿命。
78.因常用压缩机32功能由客车风源系统提供，与制氧装置的核心设备分离，所以避免了振动影响。
79.因常用压缩机32功能由客车风源系统提供，远离动力车司机室，避免了对司乘人员工作环境的噪声影响。
80.因常用压缩机32功能由客车风源系统提供，相对于传统安装与动力车机械间的安装方式，避免了散热需求。
81.为提升可靠性，配置备用压缩机33，在制氧系统空气管理发生故障时无法提供气源时，使用备用压缩机33提供氧气源。
82.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种动力集中动车组制氧装置，其特征在于包括：用于将大气空气制备成富氧空气的制氧主机(3)；连接在所述制氧主机(3)的出气口上，用于输送富氧空气的供氧管路(4)；连接在所述供氧管路(4)的管路上，用于将制氧空气均匀分布在司机室空气中的第一供氧终端(5)；连接在所述制氧主机(3)的进气口，用于将大气空气输送至所述制氧主机(3)内的进气管路(2)；连接在所述供氧管路(4)的管路上，用于将制氧空气均匀分布在司机室空间中的第二供氧终端(6)。2.如权利要求1所述的动力集中动车组制氧装置，其特征在于：所述第二供氧终端(6)是司机室空调机组，所述空调机组连接在在所述供氧管路(4)的端口上。3.如权利要求2所述的动力集中动车组制氧装置，其特征在于所述制氧主机3包括：用于空气制备成富氧空气的制氧装置(31)；分别与所述制氧装置(31)连接，用于向所述制氧装置(31)输送压缩空气的和备用压缩机(33)；与常用压缩机(32)和备用压缩机(33)电连接，用于控制所述常用压缩机(32)和备用压缩机(33)的所述控制器(34)；常用压缩机(32)为客车自带风源系统中的压缩装置。4.如权利要求3所述的动力集中动车组制氧装置，其特征在于：还包括制氧空气管路接口(1)。5.如权利要求4所述的动力集中动车组制氧装置，其特征在于：所述第一供氧终端(5)是分布式或弥散式供氧终端。6.如权利要求5所述的动力集中动车组制氧装置，其特征在于：所述第二供氧终端(6)是分布式供氧终端。7.如权利要求6所述的动力集中动车组制氧装置，其特征在于：所述控制器(34)集成在机车的通信控制器上。8.如权利要求7所述的动力集中动车组制氧装置，其特征在于：所述动力集中动车组制氧装置安装在司机室的侧墙或者后墙上。9.如权利要求8所述的动力集中动车组制氧装置，其特征在于：还包括设置在所述司机室内的，用于检测司机室内氧深度并将数据传输给所述控制器(34)的氧浓度传感器。10.一种应用权利要求9所述的动力集中动车组制氧装置的控制方法，其特征在于包括以下步骤：(1)控制器(34)接收到氧浓度传感器传输的司机室的氧浓度；(2)控制器(34)根据司机室的氧浓度，结合预设值判断是否需要启动常用压缩机(32)和备用压缩机(33)，并输出指令。

技术总结
本发明一种动力集中动车组制氧装置，包括：用于将大气空气制备成富氧空气的制氧主机；连接在所述制氧主机的出气口上，用于输送富氧空气的供氧管路；连接在所述供氧管路的管路上，用于将制氧空气均匀分布在司机室空气中的第一供氧终端；连接在所述制氧主机的进气口，用于将大气空气输送至所述制氧主机内的进气管路；连接在所述供氧管路的管路上，用于将制氧空气均匀分布在司机室空间中的第二供氧终端。本发明提供的动力集中动车组制氧装置，通过设置第二供氧终端，在极端环境下，可以补充司机室内的氧气浓度，保障极端情况下司乘人员的安全，保障列车运行的安全。保障列车运行的安全。保障列车运行的安全。


技术研发人员：王翔 康明明 孙晓涛 杨超 张鹏 刘华 李仕林
受保护的技术使用者：中车株洲电力机车有限公司
技术研发日：2023.01.03
技术公布日：2023/6/7