地鐵列車空調(diào)目標(biāo)溫度的智能控制

引言

深圳市軌道交通4號(hào)線呈南北走向,是該市的交通大動(dòng)脈:受城市布局影響,早晚高峰潮汐式客流特征明顯。20.5km的線路每天客流量達(dá)70萬人次,特別是早晚高峰人員密集,對列車空調(diào)溫度調(diào)控提出了較高要求。

1現(xiàn)有目標(biāo)溫度控制策略

列車為A型車,由于該市的全年氣溫變化特點(diǎn),設(shè)計(jì)時(shí)采用單冷空調(diào)。列車空調(diào)客室目標(biāo)溫度采用UIC553標(biāo)準(zhǔn)特性曲線季節(jié)控制模式,季節(jié)日期范圍內(nèi)目標(biāo)溫度恒定,如表1所示。

從實(shí)際運(yùn)營反饋來看,列車空調(diào)客室目標(biāo)溫度控制存在如下問題:

(1)季節(jié)劃分不合理:根據(jù)該地區(qū)年度氣溫變化情況,夏季時(shí)間較長,春、秋季過渡時(shí)間較短,冬季不明顯,僅劃分兩個(gè)季節(jié)不符合實(shí)際溫度變化情況。

(2)目標(biāo)溫度設(shè)置不合理:季節(jié)日期范圍內(nèi)目標(biāo)溫度恒定,會(huì)導(dǎo)致車內(nèi)乘客多的時(shí)候投訴熱,乘客少的時(shí)候投訴冷。列車在非載客狀態(tài)下空調(diào)仍在制冷,浪費(fèi)電能。

2基于季節(jié)和載客量二維度新型目標(biāo)溫度控制方案

2.1總體思路

根據(jù)上述分析,結(jié)合本線路客流潮汐式的特點(diǎn),增加載客量參數(shù)對目標(biāo)溫度進(jìn)行控制,車上乘客多的時(shí)候降低目標(biāo)溫度,反之車上乘客少的時(shí)候提高目標(biāo)溫度,在保持乘客舒適度的前提下降低列車空調(diào)能耗。

2.2控制原理

智能控制空調(diào)目標(biāo)溫度原理:列車轉(zhuǎn)向架二系空氣彈簧通過均壓閥產(chǎn)生載重空氣信號(hào),車重空氣信號(hào)用來控制EPAC2智能閥中的中繼閥,在實(shí)現(xiàn)制動(dòng)調(diào)整功能的同時(shí),通過EPAC2智能閥和TCMS系統(tǒng)的接口將列車載重信號(hào)上傳發(fā)送至TCMS系統(tǒng),TCMS系統(tǒng)中空調(diào)目標(biāo)溫度控制程序接收來自制動(dòng)系統(tǒng)的載重信號(hào)和TCMS系統(tǒng)自帶的時(shí)鐘日期,根據(jù)邏輯判斷生成目標(biāo)溫度,通過TCMS系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)的接口發(fā)送至空調(diào)控制盤,空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)指定的目標(biāo)溫度進(jìn)行控制,如圖1所示。

2.3參數(shù)確定

2.3.1季節(jié)劃分

根據(jù)深圳市氣象局大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)規(guī)律,該市入春、入夏、入秋、入冬的平均日期分別是2月6日、4月21日、11月3日和1月13日,以這四個(gè)日期作為節(jié)點(diǎn),將全年劃分為四個(gè)季節(jié)。上述季節(jié)劃分的節(jié)點(diǎn)為大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)平均值,實(shí)際每年換季的日期不盡相同,以該市氣象局公布的日期為準(zhǔn),可在觸摸屏對控制軟件進(jìn)行調(diào)整。

2.3.2載客量劃分

深圳市軌道交通4號(hào)線地鐵列車為A型車,每節(jié)車廂滿員310人。根據(jù)使用情況,每節(jié)車廂超過250人時(shí)較為擁擠:車輛設(shè)計(jì)每節(jié)車廂Aw1定員48人,再取一個(gè)每節(jié)車廂100人中間值,將載客量劃分為四個(gè)區(qū)段。對應(yīng)的載重節(jié)點(diǎn)分別是330000kg、276000kg、257000kg(乘客平均每人按60kg計(jì)算,全列車自重240000kg)。上述載重劃分的節(jié)點(diǎn)為經(jīng)驗(yàn)值,實(shí)際運(yùn)營中可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。

2.3.3目標(biāo)溫度設(shè)置

季節(jié)2(默認(rèn)夏季),乘客最少一檔目標(biāo)溫度設(shè)定為26℃,隨著乘客增多依次降低至23℃:季節(jié)1/3(默認(rèn)春秋季),乘客最少一檔目標(biāo)溫度設(shè)定為25℃,隨著乘客增多依次降低至23℃:季節(jié)4(默認(rèn)冬季),乘客最少一檔目標(biāo)溫度設(shè)定為24℃,隨著乘客增多依次降低至23℃。

2.3.4方案默認(rèn)值設(shè)定

根據(jù)以上參數(shù)值的設(shè)置,控制方案如表2所示,表中的日期節(jié)點(diǎn)、載重節(jié)點(diǎn)和對應(yīng)的溫度值都可調(diào)整。

根據(jù)熱線提供的數(shù)據(jù),2018年4月1日一5月10日,乘客關(guān)于空調(diào)冷/熱的投訴分別是1單/4單,上年同期乘客關(guān)于空調(diào)冷/熱的投訴分別是5單/2單?？偼对V量在下降,表明新的列車客室空調(diào)目標(biāo)溫度控制模式正面提升了乘客舒適度。

3試用效果

全部28列車空調(diào)客室目標(biāo)溫度控制方案于2018年3月底開始完全實(shí)施。統(tǒng)計(jì)2018年4月和2017年4月同期的相關(guān)數(shù)據(jù)如表3所示。

3.1節(jié)能效果

統(tǒng)計(jì)2018年4月全部列車運(yùn)行里程為1746578卡·公里,每度電按0.72元計(jì)算,由于從2018年4月份開始客流控制對節(jié)能也有貢獻(xiàn)(估值50%),則節(jié)約的電能折算成電費(fèi)是M節(jié)=(2.35-2.25)x1746578x50%x0.72≈62877元,在月平均氣溫和載客量都有上升的情況下每卡公里能耗下降0.1kw·h,節(jié)能比例約為4.26%,當(dāng)月節(jié)省電費(fèi)約62877元,說明節(jié)能效果非常可觀。

3.2乘客舒適度

總投訴量在下降,表明新的列車客室空調(diào)目標(biāo)溫度控制模式正面提升了乘客舒適度。乘客投訴空調(diào)熱的數(shù)量有所上升,這與空調(diào)風(fēng)口數(shù)量不足、分布不均有關(guān),系空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的缺陷,也和新的控制模式下整體目標(biāo)溫度比之前控制模式下的目標(biāo)溫度稍有提高有一定關(guān)聯(lián)。

4結(jié)語

本文介紹了地鐵列車空調(diào)客室目標(biāo)溫度智能控制新模式,在分析原來控制模式弊端的基礎(chǔ)上提出一種基于季節(jié)和載客量二維度新型目標(biāo)溫度控制方案,并運(yùn)用于實(shí)際列車,取得了非?？捎^的節(jié)能效果,提升了乘客舒適度。由于方案中的季節(jié)日期節(jié)點(diǎn)、載重節(jié)點(diǎn)和對應(yīng)的溫度三個(gè)參數(shù)都預(yù)留可調(diào),運(yùn)營過程中可根據(jù)實(shí)際情況和運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)調(diào)整參數(shù),以期達(dá)到節(jié)省電能和提高乘客舒適度兩方面的平衡,降低運(yùn)營成本。北延新增購的24列車,將采用智能控制新模式。