本發(fā)明涉及一種分配風道及其控制方法，尤其是一種軌道交通空調用可調節(jié)分配風道及其控制方法。

背景技術：

城市軌道交通系統(tǒng)模式中，輕軌交通以其快捷、方便、投資少、見效快、環(huán)境污染小等特點而越來越受到重視。較之傳統(tǒng)城市軌道交通的地鐵相比，輕軌交通具有人性化、舒適性高、噪聲低、景觀和諧、節(jié)能節(jié)地，以及運量小靈活適應運量變化等特點?；诖藘煞N軌道交通的特點，其配套的空調設備就有了一定的差異。地鐵車輛一般每列在130m以上，單節(jié)地鐵車廂長度在20-24m，地鐵車廂頂部在首尾各安裝一臺空調，經(jīng)空調處理過的冷風通過車廂頂部風道由車廂兩端向中部送風，車廂內風道預留空間充足，因此可以滿足送風均勻，溫度場、微風速場均勻的要求，另外，由于單側送風風速低，車內噪聲也可以得到有效控制。

但是對于輕軌車輛，為露天運行，受線路影響，為提高車輛的機動性，輕軌車輛一般總長30m左右多采用多節(jié)編制，每節(jié)在5m左右，中間采用活動鏈接。受車頂空間限制，其空調受結構尺寸小，，但整車負荷較大，因此車輛設計過程中會采用由一臺大冷量空調通過車輛頂部的風道向兩節(jié)甚至三節(jié)車廂進行送風制冷的方式，這樣在滿足整車的設計制冷需求下，還可以大大的節(jié)約成本。此種方式一般會把空調安裝在所需制冷的兩節(jié)或者三節(jié)車廂的頂部中間位置，但是采用此種方式會遇到以下的技術問題：一、由于總送風距離很長，無法滿足各車廂按其熱負荷需求分配送風風量的要求，同時由于車廂間彼此相對隔離，造成車廂間溫度差異，不同區(qū)域的人員的乘車舒適性就有差異；二、在車輛非滿員時，各車廂內人數(shù)不同，空調通過風道向各車廂的送風量比例與滿員設計情況時相同，同樣由于新風量在設計中會按比例混合在送風量中一同送入車廂，其各車廂的新風量比例同樣會與滿員設計情況時相同，這樣就造成各車廂的送風風量及新風風量不能滿足各自的需求，部分車廂過度送風，浪費了機組的耗能，部分車廂送風量小，反而不能滿足制冷和新風需求，乘客的舒適性降低；三、由于單臺空調的制冷量大，其對應的總送風量也很大，風道內氣流噪聲也較大，因此風道內噪聲控制也是一個需要優(yōu)化解決的問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有輕軌車輛空間條件的限制，提供一種能夠滿足輕軌車輛舒適性的空調用可調節(jié)分配風道及其控制方法，不但可以優(yōu)化車廂間的風量分配，也可以有效降低風道內的噪聲水平。

按照本發(fā)明提供的技術方案，一種軌道交通空調用可調節(jié)分配風道，包括分配風道，分配風道的進風口與空調機組連接，分配風道的兩端分別設置第一出風口和第二出風口；特征是：在所述分配風道內部安裝用于調節(jié)第一出風口和第二出風口出風量的風量調節(jié)結構；所述風量調節(jié)結構包括引導出風分別由第一出風口和第二出風口排出的第一導流板和第二導流板，第一導流板的上端和第二導流板的上端連接，第一導流板的下端和第二導流板的下端之間由連接板連接；在所述風量調節(jié)結構的連接板上固定齒狀導軌；在所述分配風道外側安裝伺服電機，伺服電機的動力輸出軸連接齒輪，齒輪與齒狀導軌嚙合。

進一步的，所述伺服電機的信號接收及信號反饋線與空調機組的控制系統(tǒng)相連。

進一步的，所述第一導流板和第二導流板分別為朝相向側凹進的弧形板。

進一步的，所述第一導流板和第二導流板呈人字形結構。

一種軌道交通空調用可調節(jié)分配風道的控制方法，其特征是，包括以下步驟：

（1）獲得各車廂的實際載荷信號，并反饋給空調機組的控制系統(tǒng)；

（2）空調機組的控制系統(tǒng)根據(jù)實際載荷信號，獲得分配風道兩端的實際送風量比例，確定伺服電機的輸入信號；

（3）空調機組將輸入信號發(fā)送給伺服電機，伺服電機驅動齒輪轉動，齒輪傳動齒狀導軌水平移動，帶動風量調節(jié)結構移動至空調機組控制系統(tǒng)的指定位置。

進一步的，所述空調機組確定伺服電機的輸入信號的根據(jù)是：調節(jié)結構位置x、伺服電機反饋信號α與送風量比例η的對應關系曲線。

進一步的，所述關系曲線的獲得方式：以分配風道兩端的第一出風口和第二出風口的送風量比例η作為依據(jù)，確定若干組送風量比例η所對應的風量調節(jié)結構的水平位置x，以及對應的伺服電機的反饋信號α，得到風量調節(jié)結構位置x、伺服電機反饋信號α與送風量比例η擬合的一一對應的曲線。

一種軌道交通空調用可調節(jié)分配風道的控制方法，其特征是，包括以下步驟：

（1）獲得各車廂的實際空氣平均溫度信號，并反饋給空調機組的控制系統(tǒng)；

（2）空調機組的控制系統(tǒng)根據(jù)實際空氣平均溫度信號，直接控制伺服電機，伺服電機驅動齒輪轉動，齒輪傳動齒狀導軌水平移動，帶動風量調節(jié)結構移動；經(jīng)多次調節(jié)后，使各車廂內空氣平均溫度一致。

進一步的，所述實際空氣平均溫度信號由設置在各車廂內的溫度傳感器測得。

進一步的，所述空調機組的控制系統(tǒng)采用PID調節(jié)方式或者PI調節(jié)方式控制伺服電機，使各車廂內空氣平均溫度一致。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

（1）空調機組出風口的總送風量可以按不同的車廂人員熱負荷需求自由調整分配風道兩端的送風量比例，通過控制水平移動人字形結構，有效調整分配風道兩端的送風量比例，保證各車廂內的送風量滿足各自的熱負荷需求。

（2）本發(fā)明采用風量調節(jié)結構，相比無風量調節(jié)結構的分配風道，風量調節(jié)結構對總送風量起到緩沖及引流作用，減小了局部阻力，在空調機組設計時可以選擇比原來功耗更小的風機，不僅可以減小能耗損失，也可以有效減小風道內噪聲。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述軌道交通空調用可調節(jié)分配風道的結構示意圖。

圖 2為風量調節(jié)結構位置、送風量比例與伺服電機反饋信號的對應關系曲線圖，其中，橫坐標為分配風道1兩端的第一出風口6和第二出風口7的送風量比例η，左側縱坐標為風量調節(jié)結構2的位置x，右側縱坐標為伺服電機5的反饋信號α。

具體實施方式

下面結合具體附圖對本發(fā)明作進一步說明。

如圖1所示：所述軌道交通空調用可調節(jié)分配風道包括分配風道1、風量調節(jié)結構2、第一導流板2-1、第二導流板2-2、連接板2-3、齒狀導軌3、齒輪4、伺服電機5、第一出風口6、第二出風口7、空調機組8等。

如圖1所示，本發(fā)明所述軌道交通空調用可調節(jié)分配風道，包括分配風道1，分配風道1的進風口與空調機組8連接，分配風道1的兩端分別設置第一出風口6和第二出風口7，在分配風道1內部安裝用于調節(jié)第一出風口6和第二出風口7出風量的風量調節(jié)結構2；所述風量調節(jié)結構2包括引導出風分別由第一出風口6和第二出風口7排出的第一導流板2-1和第二導流板2-2，第一導流板2-1的上端和第二導流板2-2的上端連接，第一導流板2-1的下端和第二導流板2-2的下端之間由連接板2-3連接，第一導流板2-1和第二導流板2-2分別為朝相向側凹進的弧形板（在本實施例中風量調節(jié)結構2的第一導流板2-1和第二導流板2-2呈人字形結構）；在所述風量調節(jié)結構2的連接板2-3上固定齒狀導軌3；在所述分配風道1外側安裝伺服電機5，伺服電機5的動力輸出軸連接齒輪4，齒輪4與齒狀導軌3嚙合。

所述伺服電機5的信號接收及信號反饋線與空調機組8的控制系統(tǒng)相連。

所述軌道交通空調用可調節(jié)分配風道的控制方法，包括如下兩種方式：

第一種方式，以分配風道1兩端的第一出風口6和第二出風口7的送風量比例η作為依據(jù)，預先確定若干組送風量比例η所對應的風量調節(jié)結構2的水平位置x，以及對應的伺服電機5的反饋信號α，得到風量調節(jié)結構2位置x、伺服電機5反饋信號α與送風量比例η擬合的一一對應的曲線，如圖2所示。在車輛實際運行過程中，將各車廂的載荷信號反饋給車頂空調機組8的控制系統(tǒng)，空調控制系統(tǒng)根據(jù)車輛載荷信號計算各車廂的人數(shù)比例，根據(jù)各車廂的人數(shù)比例計算需要向各車廂的實際送風量比例，再根據(jù)各車廂實際所需的送風量比例以及車輛風道的設計結構計算分配風道1兩端的實際送風量比例ηi，在圖2所示的風量調節(jié)結構2位置x、伺服電機5反饋信號α與送風量比例η的對應關系曲線圖上，根據(jù)分配風道1兩端實際所需送風量比例ηi對應的伺服電機5反饋信號αi作為輸入信號發(fā)送給伺服電機5，伺服電機5驅動齒輪4轉動，齒輪4傳動齒狀導軌3水平移動，風量調節(jié)結構2隨齒狀導軌3水平移動至指定位置xi，來滿足在制冷工況下單節(jié)車廂人員載荷越大，送風量越大。

第二種方式，以各節(jié)車廂內實際的空氣平均溫度作為依據(jù)，在車輛實際運行過程中，將各車廂內設置的溫度傳感器測得的車內空氣溫度信號反饋給車頂空調機組8的控制系統(tǒng)，空調控制系統(tǒng)根據(jù)各溫度傳感器的溫度信號計算各節(jié)車廂內空氣平均溫度，控制系統(tǒng)以各車廂的空氣平均溫度結合車輛風道的設計結構，采用PID（或者PI）調節(jié)方式以各車廂內空氣平均溫度一致為目標直接控制伺服電機5，伺服電機5驅動齒輪4轉動，齒輪4傳動齒狀導軌3水平移動，風量調節(jié)結構2隨齒狀導軌3水平移動，經(jīng)過若干次調節(jié)后，風量調節(jié)結構2可移動至指定位置xi，通常在制冷工況下，單節(jié)車廂內空氣平均溫度升高，送風量增大，制熱工況下，單節(jié)車廂內空氣平均溫度降低，送風量增大，最終達到各車廂溫度基本一致。

以上第一種方式和第二種方式都是通過移動分配風道1中的風量調節(jié)結構2，使得經(jīng)過空調機組8處理后的總風量可以隨時根據(jù)各車廂所需的不同熱負荷需求分配風量，其主要差異是：第一種方式直接通過從車輛接收的車輛各車廂的載荷信號計算所需要達到的送風量分配，使得人字形結構一次移動至指定位置，該方式控制簡單，各車廂送風量調節(jié)響應很快且穩(wěn)定，但其受車輛發(fā)送的各車廂載荷信號準確性的影響，且其沒有各車廂所控制空氣平均溫度信號的反饋，在實際運行過程中存在一定的誤差。第二種方式直接通過各車廂內的空氣平均溫度作為控制風量調節(jié)結構移動的依據(jù)，在各溫度傳感器信號準確的前提下，基本可以達到各車廂溫度一致，即空調總風量完全按各車廂的熱負荷要求分配，但該方案調節(jié)方式較繁瑣，風量調節(jié)結構移動達到穩(wěn)定需要一定時間。但總體分析以上兩種方式都可以，最大化減少各車廂之間的空氣平均溫度差，減少了溫差不均導致的不可逆能量損失，從而節(jié)約空調電能，同時滿足各車廂人員的舒適性要求。

需明確說明的是，本實施例并不是唯一的例子，對于本領域的技術人員而言，在不脫離本發(fā)明要求保護的范圍和本質的情況下，可以對本發(fā)明進行各種修改，如改變人字形結構的弧度、尺寸，或者將齒輪連桿的傳動機構改為其他可以實現(xiàn)控制人字形結構水平移動的改動，這些修改同樣屬于本發(fā)明的保護范圍。

另需明確說明的是，本發(fā)明主要是為了解決輕軌交通空調中風道的風量分配不合理的技術難點，對于本領域的技術人員，在不脫離本發(fā)明要求保護的范圍和本質的情況下，可以將本發(fā)明應用于其他型式的軌道交通車輛中，如高鐵、地鐵等，應用本發(fā)明的結構及控制方法來達到風量分配的優(yōu)化及可調節(jié)的目的，但是這種應用領域同樣屬于本發(fā)明的保護范圍。