一种高速动车组智慧空调系统的制作方法

1.本发明属于轨道车辆暖通空调技术领域，尤其是涉及一种高速动车组智慧空调系统。


背景技术：

2.在以往轨道交通车辆运维过程中，空调系统故障一般以温度阈值、制冷系统压力阈值、接触器状态反馈作为故障直接判断条件，达到阈值或丢失反馈后直接报出故障，需要机械师现车应急处置，影响车辆运营，甚至可能导致车辆出现清客、换车等严重故障。库内检修维护一般依据固定周期开展，不能针对各车空调状态差异进行科学合理安排，缺少针对性、预防性维修，影响车辆上线率，增加车辆运用维护成本。


技术实现要素：

3.本发明旨在解决轨道车辆不能针对各车空调状态差异进行科学合理安排，缺少针对性、预防性维修，影响车辆上线率，增加车辆运用维护成本的问题，从而提供一种高速动车组智慧空调系统，对空调设备健康状态进行模型建立和诊断评估,及时指导用户维修与处置，降低车辆故障率；根据健康状况诊断由定时修改变成状态修，节省不必要的维护维修，减少运营维护时间，降低运营维护成本；建立全生命周期的数据库和实时诊断,降低全生命周期成本。
4.为实现上述发明目的，本发明提供一种高速动车组智慧空调系统，每辆车设有第一空调子系统和第二空调子系统，所述每个空调子系统都设有空调送风机、过滤网，压缩机、空调控制器和车辆智慧屏，其特征在于，包括预警子系统、趋势预测子系统和性能评估子系统；
5.所述预警子系统包括风压前端取样口，风压后端取样口，风压差开关、空调控制器和车辆智慧屏，风压前端取样口和风压后端取样口连接风压差开关，风压差开关连接空调控制器；所述风压差开关在风压前端取样口与风压后端取样口压差值达到设定风压差值时闭合触点，并将压差信号反馈给空调控制器，空调控制器发出预警故障信号；
6.所述趋势预测子系统包括第一空调子系统、第二空调子系统，在第一空调子系统、第二空调子系统的高压侧和低压侧分别设置高压传感器和低压传感器，所述高压传感器和低压传感器连接空调控制器；所述空调控制器用于监控第一空调子系统与第二空调子系统的高压压力差、低压压力差值，当高压压力差、低压压力差值同时超出设定压力差值并且持续时间超过第一设定时间时发出空调系统制冷剂泄露信号；
7.所述性能评估子系统包括相邻两车厢的第一温度传感器、第二温度传感器，所述第一温度传感器、第二温度传感器分别连接相邻车厢相邻空调子系统的空调控制器，相邻车厢相邻空调子系统的空调控制器连接在一起，可相互通讯，所述空调控制器用于判断客室温度异常故障，当客室温度超出目标温度，且相对另一车厢客室温度超出设定温度值持续时间超过第二设定时间时发送温度异常故障；
8.所述空调控制器连接车辆智慧屏，空调控制器通过车辆网络将预警故障信号、空调系统制冷剂泄露信号和温度异常故障发送至车辆智慧屏。
9.进一步地，所述第一空调子系统和第二空调子系统的高压压力差、低压压力差值是在两套系统正常工作、运行模式相同、压缩机运行频率相同，且稳定运行60s以上后进行判断。
10.进一步地，所述空调控制器判断温度异常故障，夏季时，如果客室温度始终高于目标温度3℃以上，且客室温度在28℃以上，且本车厢客室温度较另一车厢客室温度高3℃，满足以上条件30分以后发送该车厢空调系统制冷的温度异常故障；冬季时，如果客室温度低于目标温度3℃以上，且客室温度在18℃以下，且本车厢客室温度较另一车厢客室温度低3℃，满足以上条件30分以后发送该车厢空调系统制热的温度异常故障。
11.本发明数据传输类型更多样、更规范，以往空调系统仅采集温度值及系统压力值，不能支持大数据时代的数字化健康监控体系，智慧空调系统传输数据类型增加了车内大气压力变化、压缩机工作电流、电机振动位移等变量，实现空调系统各部件全方位、立体化数据采集。空调系统算法模型可用性更高，经过多场景模拟试验、多线路状态跟踪，系统模型反复验证优化，制定了清晰的边界计算条件，提高系统模型算法的精准度。
12.空调控制器通过温度传感器、高低压力波传感器、接触器反馈电采集空调各部件运行参数及运行状态，通过以太网传输给车辆网络，车辆网络将空调数据发送至车载和地面phm主机，主机内嵌套空调模型算法，实现空调系统当前健康状态的预警、预测、评估。
附图说明
13.图1为预警子系统拓扑图；
14.图2为趋势预测子系统拓扑图；
15.图3为性能评估子系统拓扑图；
16.其中：1、空调送风机；2、过滤网；3、风压差开关前端取样口；4、风压差开关后端取样口；5、风压差开关；6、空调控制器；7、车辆智慧屏；8、第一空调子系统；9、第二空调子系统；10、第一高压传感器；11、第一低压传感器；12、第二高压传感器；13、第二低压传感器；14、第一压缩机；15、第二压缩机；16、第一车厢；17、第二车厢；18、第一温度传感器；19、第二温度传感器；20、第一目标温度；21、第二目标温度；22、第一空调控制器；23、第二空调控制器。
具体实施方式
17.为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明一种高速动车组智慧空调系统做进一步详细的描述。
18.智慧空调系统包括预警子系统、趋势预测子系统和性能评估子系统。
19.参照图1，预警子系统包括空调送风机1、过滤网2、风压前端取样口3，风压后端取样口4，风压差开关5、空调控制器6、车辆智慧屏7。风压前端取样口3和风压后端取样口4连接风压差开关5，风压差开关5、空调控制器6、车辆智慧屏7依次连接。风压差开关5设定的动作值为230pa，空调送风机1正常工作时，风压前端取样口3、风压后端取样口4将滤网装置前后的风压反馈给风压差开关5，当过滤网组件2干净时，滤网装置阻力较小，前后的压差值较
小，此时风压差开关5处于断开状态，当滤网装置出现脏堵时，过滤网组件2阻力较大，当前后的风压差值达到设定风压差值值230pa时，风压差开关5内的触点闭合，并将预警故障信号反馈给空调控制器6，空调控制器6通过车辆网络发送至车辆智慧屏7，指导运维作业人员及时更换。预警故障主要针对日常维修维护作业频繁的空调过滤网组件，空调滤网前后设置压差传感器，通过运用修摸索滤网脏堵后的压力衰减值，预设压差传感器动作阈值，当滤网脏堵后压力衰减，达到阈值后，报出滤网脏堵故障。提示滤网脏堵的车辆安排作业人员，提前准备物料，制定作业计划，车辆入库后即可快速登车更换，提升劳动效率，降低车辆维修维护作业周期，同时也避免因人为判断滤网脏堵导致的更换标准不一，造成的物料浪费。
20.趋势预测子系统包括第一空调子系统8、第二空调子系统9。第一空调子系统8包括第一压缩机14、第一高压传感器10、第一低压传感器11，第一高压传感器10和第一低压传感器11分别设置在第一单元的高压侧和低压侧。第二空调子系统9包括第二压缩机15、第二高压传感器12、第二低压传感器13，第二高压传感器12和第二低压传感器13分别设置在第二单元的高压侧和低压侧。第一高压传感器10、第一低压传感器11、第二高压传感器12和第二低压传感器13连接空调控制器6，空调控制器6连接车辆智慧屏7。第一空调子系统8、第二空调子系统9两套系统正常工作且运行模式相同时，第一压缩机14、第二压缩机15运行在相同频率，稳定运行60s以上后进行判断：其中一系统的高压压力、低压压力值全部低于另一系统，并且同时超出设定压力差值：高压压力差值≥0.25mpa且低压压力差值≥0.15mpa，持续时间超过30秒，即报出“空调系统制冷剂泄漏”，提醒作业维护人员在车辆入库后及时进行故障排查和维护。本实施例30秒为第一设定时间。
21.趋势预测子系统是在制冷系统中设置高压压力传感器、低压压力传感器，实时采集制冷系统压力值，通过制冷剂压力曲线趋势，精准预判系统压力值走向，提前预判制冷管路微泄漏，及时预防维修，避免在线制冷不良，造成车厢温度过高，影响运行秩序。
22.性能评估子系统主要针对两节车厢，分别为第一车厢16、第二车厢17，第一车厢16内设有第一温度传感器18、第一空调控制器22，第一温度传感器18连接第一空调控制器，第一车厢16设置第一目标温度20。第二车厢17内设有第二温度传感器19、第二空调控制器23，第二温度传感器19连接第二空调控制器23，第二车厢17设置第二目标温度21。第一空调控制器22和第二空调控制器23连接并可相互通讯。夏季时，如果客室温度始终高于目标温度3℃以上，且客室温度在28℃以上，且通过第一空调控制器22和第二空调控制器23互相之间的通讯，如本车厢客室温度较另一车厢客室温度高超出3℃，满足以上条件且超过30分钟以后报出该车厢空调系统制冷的温度异常故障，冬季时，如果客室温度低于目标温度3℃以上，且客室温度在18℃以下，且通过第一空调控制器22和第二空调控制器23互相之间的通讯，如本车厢客室温度较另一车厢客室温度低3℃，满足以上条件30分钟以后报出该车厢空调系统制热的温度异常故障。本实施例3℃为设定温度值，30分钟为第二设定时间。

技术特征：
1.一种高速动车组智慧空调系统，每辆车设有第一空调子系统和第二空调子系统，所述每个空调子系统都设有空调送风机(1)、过滤网(2)，压缩机、空调控制器(6)和车辆智慧屏(7)，其特征在于，包括预警子系统、趋势预测子系统和性能评估子系统；所述预警子系统包括风压前端取样口(3)，风压后端取样口(4)，风压差开关(5)、空调控制器(6)和车辆智慧屏(7)，风压前端取样口(3)和风压后端取样口(4)连接风压差开关(5)，风压差开关(5)连接空调控制器(6)；所述风压差开关(5)在风压前端取样口(3)与风压后端取样口(4)压差值达到设定风压差值时闭合触点，并将压差信号反馈给空调控制器(6)，空调控制器(6)发出预警故障信号；所述趋势预测子系统包括第一空调子系统(8)、第二空调子系统(9)，在第一空调子系统(8)、第二空调子系统(9)的高压侧和低压侧分别设置高压传感器和低压传感器，所述高压传感器和低压传感器连接空调控制器(6)；所述空调控制器用于监控第一空调子系统(8)与第二空调子系统(9)的高压压力差、低压压力差值，当高压压力差、低压压力差值同时超出设定压力差值并且持续时间超过第一设定时间时发出空调系统制冷剂泄露信号；所述性能评估子系统包括相邻两车厢的第一温度传感器(18)、第二温度传感器(19)，所述第一温度传感器(18)、第二温度传感器(19)分别连接相邻车厢相邻空调子系统的空调控制器(6)，相邻车厢相邻空调子系统的空调控制器连接在一起，可相互通讯，所述空调控制器(6)用于判断客室温度异常故障，当客室温度超出目标温度，且相对另一车厢客室温度超出设定温度值持续时间超过第二设定时间时发送温度异常故障；所述空调控制器(6)连接车辆智慧屏(7)，空调控制器(6)通过车辆网络将预警故障信号、空调系统制冷剂泄露信号和温度异常故障发送至车辆智慧屏7。2.根据权利要求1所述的一种高速动车组智慧空调系统，其特征在于：所述第一空调子系统(8)和第二空调子系统(9)的高压压力差、低压压力差值是在两套系统正常工作、运行模式相同、压缩机运行频率相同，且稳定运行60s以上后进行判断。3.根据权利要求1所述的一种高速动车组智慧空调系统，其特征在于：所述空调控制器(6)判断温度异常故障，夏季时，如果客室温度始终高于目标温度3℃以上，且客室温度在28℃以上，且本车厢客室温度较另一车厢客室温度高3℃，满足以上条件30分以后发送该车厢空调系统制冷的温度异常故障；冬季时，如果客室温度低于目标温度3℃以上，且客室温度在18℃以下，且本车厢客室温度较另一车厢客室温度低3℃，满足以上条件30分以后发送该车厢空调系统制热的温度异常故障。

技术总结
本发明提供一种高速动车组智慧空调系统，每辆车包括预警子系统、趋势预测子系统和性能评估子系统，对空调设备健康状态进行模型建立和诊断评估,及时指导用户维修与处置，降低车辆故障率；根据健康状况诊断由定时修改变成状态修，节省不必要的维护维修，减少运营维护时间，降低运营维护成本；建立全生命周期的数据库和实时诊断,降低全生命周期成本。库和实时诊断,降低全生命周期成本。库和实时诊断,降低全生命周期成本。


技术研发人员：赵金龙 曹先伟 李长胜 王艺蒙
受保护的技术使用者：中车长春轨道客车股份有限公司
技术研发日：2023.03.17
技术公布日：2023/5/11