空调列车夏季行驶热舒适性分析

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1、专题研讨空调列车夏季行驶热舒适性分析宋宇尧·一，赵兰萍1'，杨志刚(1．上海地面交通工具风洞中心，上海201804；2．同济大学机械工程学院，上海201804)●-。-●●。-●。-●-●--。。-‘。---。--。-●-。●_-。-●_●●●‘●-‘_--‘●●-_●-‘。_‘‘。’。。。‘‘。’‘。’‘。‘●●●●摘要：利用MATLAB／sIMuLINK平台，建立了空调硬座列车的围护结构动态传热及PMV：：的计算模型；其中在PMV的计算中，考虑了人体散湿量、空气相对湿度及内壁温度和平均辐射温：：度对一值的影响。对空调硬座列车空调双位控制分别采用不同的反馈信号对热舒适性的：：影响，进

2、行了理论上的分析。本文建立的模型，可用于列车空调相关问题的研究。：：关键词：列车空调；状态空间法；PMV；双位控制：●●●●●--__---_------●-●●_---●--●--●●_---_-●-_-●●●--_--●_-●---●--●●-●------●-●●●_-中图分类号：TU83文献标识码：A文章编号：1006—8449(2010)01-0015-050引言空调列车在现代社会交通中十分重要，好的车辆有强冷、弱冷与全关三种挡位。空调应该能最大限度地满足人们在旅行中对热舒适性1．2车体基本参数的要求，以减少乘客的疲劳感。但通常人们会发现，乘以YZ25G空调硬座车为物理模型，

3、定员118人，坐空调列车有时会有不舒适的感觉。本文以上海始发车厢几何尺寸为：25．5mX3．105mX4．433m。车厢共有郑州终点的K152次列车为例，讨论空调硬座列车夏24扇窗户，每扇尺寸为：0．98mXO．93m。车体结构参季行驶过程中列车空调温度控制策略对乘客热舒适性数见表1，相关材料的物性参数见表2。造成的影响。1．3外气参数及相关设计参数1基本参数及假设表1车体结构参数1．1列车空调相关标准根据标准TB／T1951—1987，按北京以南地区各铁路沿线空调客车综合得热量的变化规顶部耐候钢板聚苯乙烯泡沫塑料70胶合板5律，确定出我国客车空调的夏季外气计算参数底部耐候钢板聚苯乙烯

4、泡沫塑料85木板2O侧壁耐候钢板聚苯乙烯泡沫塑料65胶合板l0取武汉地区的数值比较合适，并采用稳态传热车窗钢化玻璃空气6钢化玻璃6方法得到列车空调负荷。空调客车外气计算参数为外气计算干球温度35℃，相对湿度表2相关材料物性参数60％，夏季空调设计参数为室内24～28cc，相对湿度40％～65％，不超过70％。送风温差不大于8K。每人新风量春季20～25m3．／h，客室内风速不超过0．25m／s。一个标准大气压下，列车每节车厢空调名义制冷量为58．14kW。K系列列车车载空调机组为两台KLD29车顶单元式机组，每台机组29．07kW。K152次列车空调通过对两台压缩机的通断控制对车厢温度

5、进行调节，总第131期第31卷I15J专题研讨表3K152次沿途主要站点及时间、气象参数外空气的综合温度。外气综合温度反映了站台上海南京蚌埠商丘郑州外气温度与太阳辐射对隔热壁所起的双重日期热作用。对按一定方向行驶的车辆，由于时间受太阳照射的不同，所取的综合外气温度纬度，(。)也是不同的。干球温度，℃含湿量，g／kg十太阳辐射得热的当量温度：水平面总辐射强度，W／m2：卫，_(1)水平面散射2辐射强度4，W8／m550uf日式中一太阳辐射的当量温度，c(=；本文假定列车由东向西行驶，以6月22日这天为P一外表面吸收系数；例。查得上海Ⅲ始发郑删蚴州终。：点0的K152次列车沿线主要t，一外

6、表面总辐射强度，w，mz；站点典型气象年气象参数如表3所示。OL一外表面对流换热系数，w／(m·K)，与列车m0：0行驶速度相关为：2列车空调负荷计算：9+3．5v(2)2＆2式中一列车运行速度，km／h。列车空调负荷由车厢的热源得热负荷和新风负荷2．1．3状态空间方程组成。车厢冷负荷主要包括通过车厢围护结构的传热得到外气综合温度后，进行围护结构动态传热负负荷和车厢日内部产生负荷。加荷的计算。由于列车围护结构较薄，对每层围护结构采m2．1车厢围护结构传热用集总热容法，在每层中间取温度计算点，参考热电类比法列出下列方程组：在列车空调负荷计算中，车厢围护结构传热包括对流传热和太阳辐射得热两

7、部分。车厢围护结构分为C·=Ku(【_d一)一(一)Jd一一车顶、地板、受太阳辐射的车壁、不受太阳辐射的车壁及车窗五个部分。对于不透明的围护结构，采用状态{}=(一)一K刚(一)(3)空间的方法(热电类比)计算其动态负荷，如图1所ICt~：(一)一K(—)【(IT示。式中C一车厢结构外层热容，J／K；一车厢保温层热容，J／K；丰丰c丰cc一车厢结构内层钢板热容，J／K；一车厢外壁面节点温度，cC；图1车壁围护结构计算示意图一车厢保温层节点温度，