浅谈铁路客车空调实时负荷分析方法

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探讨了铁路客车空调变工况特点,提出了铁路客车空调实时负荷计算方法,介绍了实时负荷计算软件,并以京沪高铁运行列车为例分析了实时负荷特点,为该区段列车的节能运行以及车内参数的精确控制提供了依据.

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浅谈铁路客车空调实时负荷分析方法王晓燕 (浙江师范大学职业技术学院

金华

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摘要:探讨了仗路客车空调变工况特.点，提出了铁路客车空调实时负荷计算方法，介绍了实时负祷计葬软件，并以京沪高饮运行列车为例分析了实时负苛特.点，为该区段列牟的节能运行以及车内参数的精确撞制提供了依据。关键词:客车空调实时负苛冷负荷中图分类号: u 271文献标识码: A文章编号: 1672一 3791(2007)12(c卜0179一 02

1实时负荷计算方法铁路客车的实时负荷是指铁路客车在运行过程中随着运行时间、地点和乘客数量不同而不断变化的空调负荷。目前国内铁路客车空调系统都是按额定工况设计的，而空调系统全年运行几乎都处在变动工况下工作，由此可见，要使车内空气环境在变工况下既能保持在规定范围内，又能实现节能和经济运行的要求，就需要对客车空调实时负荷进行分析和研究。冷负荷是指为了保持车内空气温度、湿度在某一规定值范围内，空调设备单位时间内必须提供的冷量。虽然在得热量转化为冷负荷的过程中，存在着衰减和延迟的规律，但由于车体围护结构的热容量比较小，蓄热能力不是很强，因此冷负荷的衰减并不是很大，延迟时间也不是很明显，近似把得热量看成冷负荷进行客车空调负荷分析不会带来很大偏差。基于这种原因，本文将会采用稳态负荷计算方法。 1 . 1空调负荷客车空调冷负荷可表示为

内表面积与外表面积乘积的开方△ t一车内外的温差，K车辆设计制造好之后，k和F的值是一定的，因此，影响Q Z的主要因素是车内外空气的温差。车外气温与太阳辐射强度一样具有逐日、逐年周期性变化的特性。车外逐时气温通常可用下式计算:tw, t w,下= max一 a二△ t w

n一电动设备的效率

2实时负荷计算客车空调实时负荷计算的最大特点就是根据车外实时气象参数来确定客车的空调负荷，而不能按额定工况来计算。其计算步骤如下: ( 1 )根据列车发车时间、列车速度以及各站之间的距离，求出列车经过各地区的时刻; (2 )根据列车经过各地区的时刻以及

式中 t w, T一设计日 T小时的车外第气温，℃

t w, a x一设计日 m最高气温，℃a、一模比系数△t w一日较差，即设计日最高气温与

最低气温之差，℃ 1 . 4车内人员散发的显热量和潜热量人体散发的热量与周围空气温度的高低及人体的劳动强度、性别、年龄、衣着等因素有关。为了方便，计算时以成年男

各地气象资料，求得列车

经过各地区时的车外实时空气参数; ( 3 )根据列车速度求得车体的综合传热系数 K;

(4 )根据上述计算结果和车内人员情况，运用计算公式求出客车经过高速铁路沿程主要地区的实时负荷。

子的散热量为基准，见表 1一1。考虑到不同的、年龄、性别各类人员的比例，再用群集系数予以修正。

3软件实现根据上述铁路客车实时负荷计算方法，采用 Microsoft Visual Basic6 . 0编制了计算软件。该软件可划分为如图 1所示的几个模块。该客车空调实时计算软件具有如下功能: ( 1 )动态数据输入。根据计算线路及发车地点进行选择;根据实际情况输入发车时间、车内人数、车速等动态参数。(2 )修改车体。在开始计算前，用户可以修改车体参数，实现对不同客车空调实时负荷计算。(3 )计算结果输出。在计算结束后，软件自动输出列车经过的各个地区的实时负荷。(4 )图像输出。软件能根据计算结果自动生成空调负荷变化曲线图。

车内人员散发的显热量Q 3和潜热量Q4按下式计算

Q=Ql+QZ+Q;+QS+Q3式中 Q一客车空调总冷负荷，W

Q3一+Q刁c明1/ 1000+CnqZ 1000/数)

负荷，W负荷，W

Q,一太阳辐射引起的冷负 W荷， QZ一通车热起冷荷，过体隔壁引的负 W Q。车内人员一由散发的显热引冷起的Q4一由车内人员散发的潜热弓 1起的冷

式中 n一旅客定员数 (包括乘务人员

l Q、一每名成年男性旅客单位时间 qZ所散发的显热量和潜热量，W C一群集系数，我国客车的群集系数一般取 0 . 96 1 . 5机电设备散发的热量

Q,一车内设备散发的热量引机电起的冷负荷，W

1 . 2太阳辐射热的计算

客车吸收的太阳辐射热Ql,包括从车顶、侧壁、车窗和地板等四个部分传入的热量。其中由车顶、侧壁和地板传人的热量主要与太阳辐射强度及车顶、侧壁、地板的传热表面积、传热系数、阳光吸收系数等因素有关;通过车窗传人的热量由车窗面积、玻璃的种类、厚度以及太阳光线

车内设备散发的热量Q、等于安机电，装在车内的电动设备散发的热量Q Y和照明具发热灯散的量Q。和，一+QD之即Q,QY

(1 )照明灯具散热量白炽灯: QD= N荧光灯: QD= n l nZN式中 N一白炽灯、荧光灯照明功率， n l一镇流器散热系数，一般取 1 . 2 n Z一灯罩隔热系数，有灯罩的取 01一袖人数据位查一