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邱恒伟摘要:无论是在配有车内压力波动保护的高铁还是地铁车辆上,目前普遍使用气体快速推动气缸使空调新风口上的风门关闭,避免车外面的压力波动影响到车内气压强烈变化。不同以往的压力波动保护控制方法,本文以成都地铁17号线为例,研究了以电为驱动的压力波动保护控制系统,给出了以电为驱动的车内压力波动保护控制方案。
关键词:压力波动;气缸;电动;控制
没有配备车内压力波动保护控制系统的列车在快速过隧道、风井、两车相会运行时,由于列车外面的空气压力突然变化,导致列车内部压力变化,最终引起车内乘客耳鳴、胸闷等不适症状。[1]所以新造的一些列车慢慢对这方面提出了需求。以往的车内压力波动保护控制系统一般以气体驱动为主。电动比气动。本文以成都轨道交通17号线地铁车辆采用新型被动式压力保护系统为例,研究了以电为驱动的压力波动保护控制方法。
1车内压力波动系统控制模式概述
由于地铁车辆运行线路固定,车辆在线路运行过程中压力波动较大的位置点可通过经验判断、仿真分析计算以及线路试验确定。当列车通过运行线路上压力波动大的区段时,空调控制器接受车辆网络系统下发的相关指令,控制客室空调机组及废排装置内部的压力保护阀开启与关闭,保证客室内压力波动满足舒适度要求。[2]
根据控制方式、控制级别的不同,可以将压力波动系统的控制模式分为2种:全自动压力波动控制和半自动压力波动控制。
根据地铁信号系统给出的车辆位置信息,车辆主控制器经过数据对比和计算,通过网络直接下发压力保护阀的开启与关闭信号给空调,由空调执行压力保护阀的开启和关闭。原理如下图1所示。
根据车辆网络系统给出的站点代码、车辆运行速度等信息,空调控制器经过车辆位置计算及数据对比,下发压力波动控制信号触发压力保护阀的开启和关闭,原理如下图2所示。
两种压力波动控制模式适用于不同列车驾驶运行工况,全自动压力波动控制一般仅适用于无线网络信号正常的驾驶模式(如ATO驾驶模式);半自动压力波动控制不依赖于地铁信号系统传送的数据,适用范围较广,只要车辆网络通讯正常即可,故以下针对半自动压力波动控制逻辑进行研究分析。
2半自动车内压力波动控制逻辑
半自动压力波动控制逻辑包括两个方面:一是预进入压力波动控制区端的压力保护阀关闭的触发逻辑;二是驶离压力波动控制区段的压力保护阀开启的触发逻辑。两者控制逻辑都是基于列车实际运行的位置与预存的压力波动区段位置做离站距离比较,触发压力保护阀的开启和关闭;但前者在触发阀门关闭之前,需对列车进入压力波动控制区段的速度进行预判,若列车到达压力波动区段起点位置速度大于90km/h则采取压力波动保护控制。
以成都轨道交通17号线地铁明关站至九江北站的站间线路条件为例,列车行驶明九站间需通过两个风井(如下图3),压力波动控制区间确定方法如下(设风井压力区间通过线路实测已确定):
设A、B为明九区间的起点及终点,C、D为1号风井压力区间,E、F为2号风井压力区间,G、H为关阀信号下发位置点,I、J为开阀信号下发位置点;列车长为Lc≈190m;开阀或关阀动作这段时间内的行车距离为Lg=T×≈310m
(1)若HI<2×Lg≈620m(其中T=T1+T2,T1为电动压力保护阀动作时间,约5s;T2为时间余量,定为3s),则:
明九站间的压力波动控制区间为CF,且空调控制器下发压力保护阀关闭信号和开启信号的位置分别为:
GA=CA-CG=CA-Lg=CA-310m;
JA=FA+Lc=FA+190m。
(2)若HI>2×Lg≈620m,则:
明九站间的压力波动控制区间分别为CD、EF,且空调控制器下发压力保护阀关、开信号的位置分别为:
GA=CA-CG=CA-Lg=CA-310m;
IA=DA+Lc=DA+190m;
HA=EA-EH=EA-Lg=EA-310m;
JA=FA+Lc=FA+190m。
以成都轨道交通17号线地铁黄石站至市五医院站的站间线路条件为例,期间包含隧道洞口。
同设A、B为黄石至市五医院区间的起点及终点,C、D为隧道压力区间,G为关阀信号下发位置点,I为开阀信号下发位置点;列车长为Lc≈190m。
黄石至市五医院站间的压力波动控制区间为CD,且空调控制器下发压力保护阀关、开信号的位置分别为:
GA=CA-CG=CA-Lg=CA-310m;
IA=DA+Lc=DA+190m。
,空调控制器需预先存储以下信息
(1)全线路所有站点的区间距离信息(或有压力波动控制需求的站点区间距离信息)——来源:设计院分界里程;
(2)需进行压力波动控制的区间(隧道进出口、风井等)距离信息——来源:设计院分界里程、仿真分析计算及线路试验。
,空调控制器需实时调用以下信息——来源:车辆网络系统下发
(1)运行方向(向前或折返);
(2)当前站点信息(或车站站台代码);
(3)实时运行速度;
(4)离站运行时间。
基于以上,压力波动控制逻辑流程如图5所示,当列车激活端司机室车头距压力波动区域Lg时(约310m),且运行速度大于87km/h(即列车加速运行,到达压力波动区段起点位置速度大于90km/h;车辆AW2载客量下的平直道加速度如下图5)时进行压力保护阀的关闭触发;当列车车尾驶离压力波动区域时,相当于车头驶出该区域达车长Lc时(约190m)进行压力保护阀的开启触发(位置对比期间,若列车即将进站,车辆速度小于30km/h,则提前进行压力保护阀的开启)。
3控制模式优先级设计
上述车内压力波动控制方法,其中电动压力保护阀所包含的空调机组新风阀门和废排装置废排阀门为正联锁控制,预冷模式和停机模式除外;且风阀开启或关闭控制的优先级别由高至低依次为火灾模式、紧急通风模式、压力波控制模式和正常控制模式。
4总结
本文以成都轨道交通17号线地铁为例,研究了以电动为驱动的车内压力波动保护系统的控制逻辑和方法。电驱动相比气动硬件成本上要低,也免去了单独给该系统设计气动管路的麻烦,以电为驱动的车内压力波动保护系统必将越来越收欢迎。
参考文献:
[1]张玉刚,,2019(01):43.
[2],2018.
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