[发明专利]基于大数据的车内压力波动阀门风机协同主动控制系统

说明书

本发明公开了一种基于大数据的车内压力波动阀门风机协同主动控制系统，属于控制技术领域。该基于大数据的车内压力波动阀门风机协同主动控制系统通过传感器模块实时探测所述高速列车的位置、车速以及车内外压力信号，通过信号采集与处理模块对采集的信号进行转换处理并传输至基于大数据的控制模块，基于大数据的控制模块将车内外实测信号与历史信号进行匹配，调出数据库中历史相同隧道段的阀门和风机控制信号进行辨识处理并通过控制算法进行修正得到修正后的阀门和风机控制信号，再经由模拟输出模块送入阀门和风机，通过对阀门开度和风机频率进行调节改变高速列车车内压力，能够很好地实现可控自动调节的效果，节约控制成本。

技术领域

本发明属于控制技术领域，具体涉及一种基于大数据的车内压力波动阀门风机协同主动控制系统。

背景技术

近些年来，随着我国高速列车的进一步提速，许多在高速列车低速运行时并不显著的空气动力学效应开始体现出来，并且人们对列车乘坐舒适性的要求也越来越高。快速性和舒适性是目前高速列车发展的主题，由于速度的提高以及高速列车并不是一个完全密闭的空间，在列车高速通过隧道时，由于气密缝隙和换气系统的影响会使得车外剧烈波动的隧道波传递到车内，引起车内压力变化，瞬间较大的车内压力变化会造成乘客耳鸣、耳痛等症状，影响乘客乘坐舒适度。传统的被动压力控制方式将很难满足乘客对高速列车的运行舒适性要求，因为高速列车在隧道中运行的过程中，被动控制采用关闭进气阀门和废排阀门的方式，对于隧道过长和过多的路况，其控制方式无法保证车内空气的新鲜。而主动压力控制方式采用高静压风机克服高速列车运行过程中从车外进新风和排废气时遇到的阻力，实现抑制车外压力波动向车内传递的功能，但其运行频率唯一确定，不具备自动调节功能，仅能保证车内压力在合适的范围内。在主动压力控制的基础上，采用变频风机的主动压力控制方式迅速发展起来，是近年来国内外研究的一个热点，采用变频风机的主动压力控制方式是针对系统的反应信息和车内外压力的变化情况，及时调整控制系统变频风机的频率，从而改善高速列车车内压力变化，实现高速列车通过隧道时车内压力波动的控制，保证乘客乘坐舒适性。

目前，这些传统意义上的车内压力被动控制和主动控制方式主要是抑制车内压力变化，但是车内压力保护系统中，阀门和风机作为执行器单独作用时，只能保证车内压力在一定范围内波动，并不能完全消除车内压力波动。随着人们对高速列车乘客乘坐舒适性提出了更高要求，高速列车通过隧道时车内气压的稳定性逐渐成为其主要性能指标，因此，如何更好地保持车内气压的稳定是亟待解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种基于大数据的同时利用阀门开度和风机频率进行车内压力波动抑制的协同主动控制系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于大数据的车内压力波动阀门风机协同主动控制系统，包括数据库模块、传感器模块、信号采集与处理模块、基于大数据的控制模块和模拟输出模块；其中：

所述数据库模块用于接收并存储沿线的隧道工况数据以及高速列车在通过所述隧道时的历史运行数据；

所述传感器模块用于实时探测所述高速列车的位置、车速以及车内外压力，生成对应的实时位置模拟信号、实时车速模拟信号以及实时车内外压力模拟信号并传输至所述信号采集与处理模块；

所述信号采集与处理模块分别与所述传感器模块、所述数据库模块以及所述基于大数据的控制模块连接，用于对所述实时位置模拟信号、所述实时车速模拟信号以及所述实时车内外压力模拟信号进行采样，获得途径隧道的隧道位置模拟信号、隧道车速模拟信号和隧道车内外压力模拟信号；将所述隧道位置模拟信号、所述隧道车速模拟信号和所述隧道车内外压力模拟信号转换成对应的隧道位置数字信号、隧道车速数字信号和隧道车内外压力数字信号并分别传输至所述数据库模块和所述基于大数据的控制模块；