本發(fā)明涉及軌道列車的空調(diào)系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種提升軌道列車乘客舒適性感受的智能控制系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

常規(guī)的軌道列車應(yīng)用中，空調(diào)系統(tǒng)與照明系統(tǒng)一直是兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，但均與乘客乘車的舒適度直觀體驗(yàn)有著密不可分的聯(lián)系。

空調(diào)系統(tǒng)為乘客提供夏季制冷、冬季制熱和緊急通風(fēng)等舒適性環(huán)境需求功能。由于人體對(duì)于環(huán)境溫度的舒適度感知因人體個(gè)體特質(zhì)而異，于是出現(xiàn)了相同溫度環(huán)境下，不同人群對(duì)溫度的體感差異性和感溫變化延時(shí)差異性，進(jìn)而出現(xiàn)在列車空調(diào)開啟某一特定工況運(yùn)行模式時(shí)，或車廂內(nèi)處在某一特定環(huán)境溫度變化時(shí)，不同乘客對(duì)溫度舒適度變化的感知反應(yīng)不一致，甚至出現(xiàn)極端且對(duì)立的兩種體感反饋意見，列車運(yùn)營(yíng)單位無法有效針對(duì)乘客反饋進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化服務(wù)。

照明系統(tǒng)功能較為直觀簡(jiǎn)單，僅為乘客提供正常照明和緊急照明功能。早期的軌道列車照明系統(tǒng)采用熒光燈管對(duì)車輛客室進(jìn)行照明。熒光燈管的光電轉(zhuǎn)化率最高為70%，其余部分以熱能形式流失且長(zhǎng)時(shí)間工作，壽命短，損壞率高，使用成本高。由于熒光燈存在閃頻特性，足以令人在視覺上感到不適，若乘客長(zhǎng)時(shí)間照射熒光燈，容易引起頭痛等不良反應(yīng)。目前，新設(shè)計(jì)的軌道車輛中照明系統(tǒng)已逐步換成了led（lightemittingdiode）照明，但其應(yīng)用在軌道車輛上的照明模式仍延續(xù)了單調(diào)的單色（白色）光源進(jìn)行車廂照明。

盡管空調(diào)系統(tǒng)和照明系統(tǒng)的技術(shù)在不斷進(jìn)步，功能在不斷完善，這兩個(gè)系統(tǒng)仍繼續(xù)獨(dú)立存在于軌道列車應(yīng)用中。在全國(guó)各地，乃至全世界，如此獨(dú)立卻又同時(shí)都為乘客提供車廂舒適性環(huán)境的兩個(gè)系統(tǒng)，目前的發(fā)展現(xiàn)狀仍然改善不了乘客由于個(gè)體差異性對(duì)列車車廂內(nèi)舒適性不同需求的問題，列車運(yùn)營(yíng)單位仍不斷接收著來自乘客對(duì)列車舒適性體會(huì)不滿甚至極端要求的投訴，卻不知該如何去調(diào)整才能滿足個(gè)體差異性較大乘客的平均舒適性要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種提升軌道列車乘客舒適性感受的智能控制系統(tǒng)和方法，其能夠通過電路信號(hào)將客室空調(diào)運(yùn)行的工況狀態(tài)傳給照明系統(tǒng)，控制客室內(nèi)照明系統(tǒng)在空調(diào)制冷、采暖、通風(fēng)等對(duì)應(yīng)模式運(yùn)行的同時(shí)，產(chǎn)生不同色溫輸出，從而改變客室照明的顏色，讓乘客從視覺上第一時(shí)間感知到客室空調(diào)系統(tǒng)對(duì)車廂客室溫度正在啟動(dòng)調(diào)節(jié)作用。

本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：

一種提升軌道列車乘客舒適性感受的智能控制系統(tǒng)，包括與控制電源連接的空調(diào)控制單元，空調(diào)控制單元上電連接有溫度采集系統(tǒng)和車輛空調(diào)機(jī)組；空調(diào)控制單元通過通訊單元電連接有照明控制單元，照明控制單元連通控制電源并電連接有具有變色功能的照明系統(tǒng)。

進(jìn)一步的，照明控制單元上電連接有揚(yáng)聲器。

進(jìn)一步的，照明系統(tǒng)采用led照明系統(tǒng)。

進(jìn)一步的，空調(diào)控制單元上電連接有緊急逆變器。

進(jìn)一步的，溫度采集系統(tǒng)包括有回風(fēng)傳感器、新風(fēng)傳感器和送風(fēng)傳感器

一種提升軌道列車乘客舒適性感受的智能控制方法，包括以下步驟：

步驟一，列車通電，啟動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)和照明系統(tǒng)；

步驟二，空調(diào)系統(tǒng)自檢并接收溫度傳感器的信號(hào)，根據(jù)溫度傳感器的信號(hào)由空調(diào)控制單元啟動(dòng)初始制冷模式或初始制熱模式；同時(shí)照明系統(tǒng)進(jìn)入自檢，并通過照明控制單元啟動(dòng)正常色溫照明模式；

步驟三，空調(diào)控制單元根據(jù)溫度傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或車輛系統(tǒng)反饋的載客量變化信號(hào)，判斷空調(diào)是否需要進(jìn)行分級(jí)制冷或分級(jí)制熱的調(diào)節(jié)模式；

步驟四，若滿足分級(jí)制冷或分級(jí)制熱條件則啟動(dòng)分級(jí)制冷或分級(jí)制熱調(diào)節(jié)模式，同時(shí)，空調(diào)控制單元將空調(diào)系統(tǒng)調(diào)節(jié)模式程序的啟動(dòng)信號(hào)通過通訊單元傳遞至照明控制單元，照明控制單元控制照明系統(tǒng)啟動(dòng)照明系統(tǒng)中的制冷色溫?zé)艨爻绦蚧蛑茻嵘珳責(zé)艨爻绦颍?/p>

步驟五，色溫?zé)艨爻绦蜓訒r(shí)若干秒后恢復(fù)正常照明。

綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明針對(duì)乘客體質(zhì)不同，不同乘客舒適度感受個(gè)體差異性的特點(diǎn)，利用心理學(xué)上不同顏色對(duì)人們的情緒影響分析，采用一種空調(diào)與照明交互集成智能控制的方法，通過電路信號(hào)將客室空調(diào)運(yùn)行的工況狀態(tài)傳給照明系統(tǒng)，控制客室內(nèi)照明系統(tǒng)在空調(diào)制冷、采暖、通風(fēng)等對(duì)應(yīng)模式下，產(chǎn)生不同色溫輸出，從而改變客室照明的顏色，讓乘客從視覺上第一時(shí)間感知到客室空調(diào)系統(tǒng)對(duì)車廂客室溫度正在啟動(dòng)調(diào)節(jié)作用。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了乘客對(duì)車廂環(huán)境舒適性要求的智能化控制，有效提高了乘客個(gè)體差異對(duì)舒適度平均要求，同時(shí)還有效控制了因個(gè)體體感差異引起的列車運(yùn)營(yíng)投訴率。

附圖說明

圖1為本實(shí)施例中空調(diào)系統(tǒng)布置示意圖；

圖2為本實(shí)施例中客室照明系統(tǒng)布置示意圖；

圖3為本實(shí)施例中空調(diào)與照明系統(tǒng)智能控制接口原理示意圖；

圖4為本實(shí)施例中空調(diào)與照明系統(tǒng)正常運(yùn)行模式智能控制流程圖；

圖5為本實(shí)施例中空調(diào)與照明系統(tǒng)緊急運(yùn)行模式智能控制流程圖。

圖中，1、空調(diào)機(jī)組；2、車頂；3、回風(fēng)傳感器；4、模式選擇開關(guān)；5、新風(fēng)傳感器；6、溫度選擇開關(guān)；7、送風(fēng)傳感器；8、控制電源；9、空調(diào)控制單元；10、緊急逆變器；11、一路正常照明；12、二路正常照明；13、緊急照明；14、照明控制單元；15、通訊單元；16、通訊電纜；17、控制電纜；18、電源電纜；19、配套電氣連接器；20、揚(yáng)聲器。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

本發(fā)明的一種提升軌道列車乘客舒適性感受的智能控制系統(tǒng)，如圖1、2和3所示，包括空調(diào)系統(tǒng)和照明系統(tǒng)。

空調(diào)系統(tǒng)包括一個(gè)通過電源電纜18與控制電源8相連的空調(diào)控制單元9，該空調(diào)控制單元9上通過配套電氣連接器19電連接有兩個(gè)設(shè)于車頂2的空調(diào)機(jī)組1和一個(gè)溫度采集系統(tǒng)。空調(diào)控制單元9上還連接有dc110v車載蓄電池、緊急逆變器10、模式選擇開關(guān)4和溫度選擇開關(guān)6。

溫度采集系統(tǒng)包括設(shè)置在空調(diào)機(jī)組1上的回風(fēng)傳感器3、新風(fēng)傳感器5和送風(fēng)傳感器7，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車廂溫度，調(diào)節(jié)出風(fēng)量。

緊急逆變器10用于在緊急通風(fēng)模式下將dc110v車載蓄電池逆變成ac220v給空調(diào)機(jī)組1中通風(fēng)機(jī)使用。

照明控制系統(tǒng)包括一個(gè)通過電源電纜18與控制電源8的照明控制單元14，照明控制單元14通過通訊單元15和空調(diào)控制單元9連接。

照明控制系統(tǒng)上通過配套電氣連接器19連接有變色照明系統(tǒng)和揚(yáng)聲器20。變色照明系統(tǒng)包括一路正常照明11、二路正常照明12和緊急照明13。

照明系統(tǒng)采用目前主流的led照明，在電光轉(zhuǎn)化效率（可達(dá)80~90%）、節(jié)能環(huán)保、使用壽命（由于led是半導(dǎo)體器件,即使是頻繁的開關(guān)，也不會(huì)影響到使用壽命）、使用成本、視覺舒適性（由于led響應(yīng)時(shí)間在微妙級(jí)別，不會(huì)出現(xiàn)延遲和閃爍現(xiàn)象）等方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的熒光燈照明。

由于led照明光源可利用光譜中紅、綠、藍(lán)三基色原理，通過微機(jī)技術(shù)控制，可使三種顏色具有256級(jí)灰度，并能夠根據(jù)需要任意混合，即可產(chǎn)生256×256×256=16777216種顏色的輸出。簡(jiǎn)單說，一顆led能夠變色是由于里面有紅、綠、藍(lán)三種顏色的led管芯（固體半導(dǎo)體芯片）和一個(gè)控制芯片，控制芯片控制管芯發(fā)光，三種顏色的亮度可以隨意調(diào)節(jié)，就起到了變色的效果。

本發(fā)明的一種提升軌道列車乘客舒適性感受的智能控制方法，包括以下步驟：

步驟一，列車通電，啟動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)和照明系統(tǒng)；

步驟二，空調(diào)系統(tǒng)自檢并接收溫度傳感器的信號(hào)，根據(jù)溫度傳感器的信號(hào)由空調(diào)控制單元9啟動(dòng)初始制冷模式或初始制熱模式；同時(shí)照明系統(tǒng)進(jìn)入自檢，并通過照明控制單元14啟動(dòng)正常色溫照明模式；

步驟三，空調(diào)控制單元9根據(jù)溫度傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或車輛系統(tǒng)反饋的載客量變化信號(hào)，判斷空調(diào)是否需要進(jìn)行分級(jí)制冷或分級(jí)制熱的調(diào)節(jié)模式；

步驟四，若滿足分級(jí)制冷或分級(jí)制熱條件則啟動(dòng)分級(jí)制冷或分級(jí)制熱調(diào)節(jié)模式，同時(shí)，空調(diào)控制單元9將空調(diào)系統(tǒng)調(diào)節(jié)模式程序的啟動(dòng)信號(hào)通過通訊單元15傳遞至照明控制單元14，照明控制單元14控制照明系統(tǒng)啟動(dòng)照明系統(tǒng)中的制冷色溫?zé)艨爻绦蚧蛑茻嵘珳責(zé)艨爻绦颍?/p>

步驟五，色溫?zé)艨爻绦蜓訒r(shí)若干秒后恢復(fù)正常照明。

步驟二中，空調(diào)系統(tǒng)和照明系統(tǒng)自檢運(yùn)行后，空調(diào)控制單元9同時(shí)對(duì)空調(diào)的供電情況進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)空調(diào)的供電異常，空調(diào)控制單元9會(huì)將檢測(cè)到的故障信號(hào)進(jìn)行處理后，自動(dòng)啟動(dòng)緊急通風(fēng)逆變器，進(jìn)入緊急通風(fēng)模式，同時(shí)，照明系統(tǒng)進(jìn)入緊急通風(fēng)色溫?zé)艨爻绦?。照明系統(tǒng)進(jìn)入緊急通風(fēng)色溫?zé)艨爻绦驎r(shí)會(huì)自動(dòng)開啟背景舒緩音樂。

具體實(shí)施說明：

結(jié)合圖3、圖4和圖5，在列車上電喚醒以后，便可啟動(dòng)空調(diào)和照明系統(tǒng)?？照{(diào)系統(tǒng)通過控制單元進(jìn)行正常自檢后，接收溫度傳感器采集到的信號(hào)后，首次判斷空調(diào)將進(jìn)入制冷還是制熱工況運(yùn)行，然后啟動(dòng)該工況運(yùn)行模式。此時(shí)照明系統(tǒng)通過控制單元啟動(dòng)正常色溫照明模式。

當(dāng)乘客逐漸增加，空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)回風(fēng)傳感器3采集到的車輛溫度或車輛給出的載客量變化信號(hào)，判斷此時(shí)空調(diào)是否需要制冷/制熱模式的調(diào)節(jié)，如果有需要，在空調(diào)啟動(dòng)調(diào)節(jié)的同時(shí)，空調(diào)控制單元9將此確認(rèn)信號(hào)通過通訊單元15發(fā)送給照明控制單元14,從而控制照明系統(tǒng)改變色溫進(jìn)行輸出，考慮到乘客的正常視覺照明感受，色溫變化燈控程序延時(shí)若干秒以后將自動(dòng)恢復(fù)正常照明，進(jìn)行下次空調(diào)再次改變運(yùn)行工況時(shí)隨通訊信號(hào)而再次改變。

在空調(diào)系統(tǒng)接收到緊急通風(fēng)運(yùn)行模式啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，其控制原理與空調(diào)制冷/制熱工況雷同，照明控制單元14中除程序預(yù)設(shè)色溫變換顏色不同外，在照明系統(tǒng)色溫變化輸出以后沒有延時(shí)恢復(fù)程序，而是一直保持能夠讓乘客降低焦躁不安情緒的顏色，同時(shí)根據(jù)實(shí)際實(shí)施需要，可以在空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行緊急通風(fēng)模式時(shí)，在電路和程序中增加能夠加強(qiáng)安撫乘客情緒的附加功能，例如此時(shí)增加舒緩的背景音樂等，直至車輛救援結(jié)束或故障處理完成等。

本發(fā)明中照明系統(tǒng)變色控制的啟動(dòng)信號(hào)主要來源空調(diào)即將運(yùn)行工作模式的啟動(dòng)信號(hào)輸入指令，即空調(diào)控制單元9通過通訊單元15發(fā)送給照明控制單元14的信號(hào)。在空調(diào)正常的制冷或制熱緊急通風(fēng)工況啟動(dòng)時(shí)，照明系統(tǒng)控制單元根據(jù)空調(diào)即將運(yùn)行的工況第一時(shí)間控制客室照明變?yōu)槌绦蝾A(yù)設(shè)相對(duì)應(yīng)的顏色，乘客看到照明顏色的改變就能知道此時(shí)車輛已經(jīng)在為乘客進(jìn)行車廂內(nèi)環(huán)境的舒適度調(diào)節(jié)。

如圖4所示，空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行制冷工況時(shí)，客室照明系統(tǒng)接收到空調(diào)機(jī)組1準(zhǔn)備啟動(dòng)制冷模式的信號(hào)，呈現(xiàn)出程序設(shè)定的相應(yīng)的藍(lán)色（λp=465~470nm），讓乘客第一時(shí)間知道列車已經(jīng)進(jìn)入制冷模式，心理上也會(huì)同時(shí)感受到即將制冷的神經(jīng)傳遞信息，乘客神經(jīng)感知較體表感知溫度變化的感受情況會(huì)更為明顯，進(jìn)而達(dá)到從乘客視覺上直觀感知乘車環(huán)境舒適性的目的。在空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行制熱工況時(shí)原理亦如此（制熱工況時(shí)，照明系統(tǒng)色溫輸出可以是溫暖的橙色（λp=610~615nm）或黃色（λp=590nm））。

如圖3和5所示，在列車運(yùn)行過程中，空調(diào)控制單元9會(huì)一直對(duì)空調(diào)的供電情況進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)空調(diào)控制單元9自己檢測(cè)到給空調(diào)機(jī)組1供電的三相電源故障，為了保證此時(shí)密封車廂內(nèi)氣流順暢，確保乘客正常呼吸不受影響，空調(diào)控制單元9會(huì)將檢測(cè)到的故障信號(hào)進(jìn)行處理后，自動(dòng)啟動(dòng)緊急通風(fēng)逆變器10，緊急通風(fēng)逆變器將車載蓄電池dc110v電源逆變成ac220v給空調(diào)機(jī)組中通風(fēng)機(jī)使用，其他風(fēng)機(jī)一律停止工作，此時(shí)空調(diào)運(yùn)行緊急通風(fēng)模式。進(jìn)入緊急通風(fēng)模式時(shí)，車廂照明系統(tǒng)接收空調(diào)傳遞即將啟動(dòng)緊急通風(fēng)工作模式的信號(hào)，照明系統(tǒng)控制芯片將客室照明顏色自動(dòng)切換為程序預(yù)設(shè)定的功能上帶有鎮(zhèn)定神經(jīng)效果，能夠讓乘客情緒放松的綠色（λp=520~555nm），可緩解乘客的焦慮情緒，安心等待救援等。

根據(jù)該發(fā)明控制電路復(fù)雜程度和控制芯片功能拓展程度，本發(fā)明中照明系統(tǒng)的變化輸出可以考慮成有級(jí)色階變化輸出和無級(jí)色階變化輸出，根據(jù)程序的控制精確度，本發(fā)明中色溫的輸出可以滿足上述的16777216種，用戶可根據(jù)車輛實(shí)際運(yùn)行環(huán)境需求分析選擇具體適合的范圍，同時(shí)還可以考慮增加其他附加功能，最大程度在以人文本的服務(wù)理念上為乘客提供更有的軌道列車服務(wù)，例如：在緊急通風(fēng)狀態(tài)下增加自帶背景輕音樂的附加功能，以緩解乘客的焦躁不安，安撫乘客不安心情等功能。

本具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的解釋，其并不是對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說明書后可以根據(jù)需要對(duì)本實(shí)施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的修改，但只要在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護(hù)。