動(dòng)車(chē)組防寒打溫節(jié)能技術(shù)與效果分析

宮立勇， 張和生， 崔高峰

（1. 中國(guó)鐵路沈陽(yáng)局集團(tuán)有限公司 科技和信息化部，遼寧 沈陽(yáng) 110001；2. 北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院，北京 100044；3. 沈陽(yáng)鐵道科學(xué)技術(shù)研究所有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110013）

0 引言

我國(guó)北方大部分地區(qū)冬季平均氣溫0 ℃以下。動(dòng)車(chē)組停放環(huán)境溫度低于0 ℃時(shí)，內(nèi)部供水系統(tǒng)和管路、車(chē)內(nèi)衛(wèi)生設(shè)備等用水處會(huì)上凍，影響動(dòng)車(chē)組的狀態(tài)和使用［1］。特別是地處嚴(yán)寒地區(qū)的鐵路局集團(tuán)公司，如中國(guó)鐵路沈陽(yáng)局集團(tuán)有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)沈陽(yáng)局集團(tuán)公司）、中國(guó)鐵路哈爾濱局集團(tuán)有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)哈爾濱局集團(tuán)公司）、中國(guó)鐵路烏魯木齊局集團(tuán)有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)烏魯木齊局集團(tuán)公司）、中國(guó)鐵路呼和浩特局集團(tuán)有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)呼和浩特局集團(tuán)公司）等，由于冬季時(shí)間長(zhǎng)、氣溫低，動(dòng)車(chē)組防寒打溫工作是重中之重。每年冬季都需配備專(zhuān)業(yè)防寒打溫值班隊(duì)伍。

目前我國(guó)鐵路運(yùn)輸企業(yè)均針對(duì)防寒打溫工作制定了有效措施，取得了較好效果。但從總體上看，主要依靠人工定時(shí)打溫和巡視，管理比較粗放，有較大節(jié)能空間。嚴(yán)寒地區(qū)由于冬季溫度較低，尤其是極寒天氣，動(dòng)車(chē)組采用進(jìn)入停車(chē)場(chǎng)后一直升弓打溫的方式；同時(shí)打溫工作人員每2 h 定期巡查。為防止動(dòng)車(chē)組上凍，通常打溫加熱過(guò)度，整個(gè)過(guò)程沒(méi)有考慮能源浪費(fèi)問(wèn)題。隨著動(dòng)車(chē)組數(shù)量越來(lái)越多，不僅增加了打溫人員的工作量，用工人數(shù)也越來(lái)越多。因此迫切需要對(duì)動(dòng)車(chē)組防寒打溫技術(shù)進(jìn)行研究，實(shí)現(xiàn)節(jié)能型打溫，既能保證動(dòng)車(chē)組防寒打溫工作的高質(zhì)量完成，又能實(shí)現(xiàn)節(jié)約電能、減少打溫用工數(shù)量和工作量，為實(shí)現(xiàn)鐵路運(yùn)輸企業(yè)的提質(zhì)增效提供技術(shù)支撐。

1 動(dòng)車(chē)組防寒打溫需求分析

動(dòng)車(chē)組內(nèi)部供水系統(tǒng)和管路設(shè)備主要集中在給排水和衛(wèi)生系統(tǒng)，主要包括供水系統(tǒng)、電熱開(kāi)水器和衛(wèi)生系統(tǒng)3部分。供水系統(tǒng)主要任務(wù)是向列車(chē)提供各種用水，如洗漱用水、電熱開(kāi)水器用水、餐車(chē)用水和沖洗集便器用水；電熱開(kāi)水器為乘客提供飲用水；衛(wèi)生系統(tǒng)為乘客提供舒適的衛(wèi)生環(huán)境，并負(fù)責(zé)收集污物。

動(dòng)車(chē)組防寒打溫主要通過(guò)其采暖裝置，包括空調(diào)機(jī)組、暖氣和電伴熱裝置，不同車(chē)型略有不同。常用打溫方式是給空調(diào)機(jī)組和暖氣供電提供暖風(fēng)，給電伴熱裝置供電加熱水管。

1.1 動(dòng)車(chē)組防寒打溫區(qū)域分析

我國(guó)大部分區(qū)域位于北溫帶，1 月是全年最冷時(shí)段。秦嶺淮河是冬季0 ℃的分界線(xiàn)，秦嶺淮河以北1 月平均溫度會(huì)在0 ℃以下。位于這些地區(qū)的鐵路局集團(tuán)公司包括：哈爾濱局集團(tuán)公司、沈陽(yáng)局集團(tuán)公司、中國(guó)鐵路北京局集團(tuán)有限公司、呼和浩特局集團(tuán)公司、中國(guó)鐵路太原局集團(tuán)有限公司、中國(guó)鐵路蘭州局集團(tuán)有限公司、烏魯木齊局集團(tuán)公司、中國(guó)鐵路濟(jì)南局集團(tuán)有限公司、中國(guó)鐵路青藏集團(tuán)有限公司，以及中國(guó)鐵路鄭州局集團(tuán)有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)鄭州局集團(tuán)公司）、中國(guó)鐵路西安局集團(tuán)有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)西安局集團(tuán)公司）、中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)上海局集團(tuán)公司）和中國(guó)鐵路武漢局集團(tuán)有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)武漢局集團(tuán)公司）的部分管轄地區(qū)。

通常情況下，冬季平均溫度為5 ℃的地區(qū)，常出現(xiàn)溫度低于0 ℃的時(shí)段，如鄭州、西安、上海和武漢局集團(tuán)公司的部分地區(qū)；冬季平均溫度為5～10 ℃的地區(qū)，也會(huì)在夜間或少數(shù)天內(nèi)出現(xiàn)溫度低于0 ℃的時(shí)段，如中國(guó)鐵路成都局集團(tuán)有限公司、中國(guó)鐵路南昌局集團(tuán)有限公司和中國(guó)鐵路廣州局集團(tuán)有限公司的個(gè)別管轄地區(qū)。因此，動(dòng)車(chē)組需防寒打溫的地區(qū)較多。

全國(guó)18 個(gè)鐵路局集團(tuán)公司中，將動(dòng)車(chē)組防寒打溫列為重要工作的有13 個(gè)（1 月平均氣溫在5 ℃以下），還有3個(gè)鐵路局集團(tuán)公司也需應(yīng)對(duì)極端天氣時(shí)的動(dòng)車(chē)組防寒打溫工作。因此涉及防寒打溫的鐵路局集團(tuán)公司共16 個(gè)（見(jiàn)表1）。可見(jiàn)，動(dòng)車(chē)組防凍打溫工作涉及面廣、任務(wù)很重。

表1 全路動(dòng)車(chē)組防寒打溫需求匯總

我國(guó)幅員遼闊，不同地區(qū)盡管溫度差異較大，但動(dòng)車(chē)組防寒打溫工作的時(shí)間范圍均是每年11 月至次年3月底，具體時(shí)間可根據(jù)氣候變化適當(dāng)提前或延長(zhǎng)。以沈陽(yáng)動(dòng)車(chē)段、鄭州動(dòng)車(chē)段和上海動(dòng)車(chē)段為例，其防寒打溫時(shí)間為每年11 月1 日—次年3 月31 日。東北嚴(yán)寒地區(qū)，動(dòng)車(chē)組每年的打溫時(shí)間超過(guò)5個(gè)月。

1.2 防寒打溫方式

目前動(dòng)車(chē)組防寒打溫由動(dòng)車(chē)管理部門(mén)專(zhuān)人負(fù)責(zé)，配備專(zhuān)業(yè)防寒打溫值班隊(duì)伍。氣溫低于0 ℃時(shí)，動(dòng)車(chē)組應(yīng)停放于具備防凍保溫功能的場(chǎng)所，包括3類(lèi)：接觸網(wǎng)供電場(chǎng)所、外接單相AC 400 V 地面電源供電場(chǎng)所、暖庫(kù)。由于目前動(dòng)車(chē)組數(shù)量多、暖庫(kù)少，大多數(shù)動(dòng)車(chē)組停放在存車(chē)場(chǎng)，通過(guò)接觸網(wǎng)或外接單相AC 400 V 地面電源供電進(jìn)行打溫。

動(dòng)車(chē)組防寒打溫工作開(kāi)始前，在庫(kù)內(nèi)值班室、存車(chē)場(chǎng)值班室窗外、調(diào)度室窗外各安裝溫度計(jì)，或存車(chē)場(chǎng)人員隨身攜帶點(diǎn)溫計(jì)進(jìn)行點(diǎn)溫，當(dāng)溫度低于一定值后對(duì)動(dòng)車(chē)組進(jìn)行防寒打溫。防寒打溫有2種工況：供電工況和非供電工況。

（1）供電工況下，確認(rèn)動(dòng)車(chē)組具備升弓或地面供電條件后，防寒打溫人員進(jìn)行供電操作，當(dāng)室內(nèi)溫度達(dá)到18～20 ℃且保持1 h后可斷電。供電時(shí)間間隔視各地區(qū)具體情況由鐵路局集團(tuán)公司確定。嚴(yán)寒地區(qū)（如東北地區(qū)）動(dòng)車(chē)組進(jìn)入停車(chē)場(chǎng)后，通常會(huì)一直升弓送電，打溫直至動(dòng)車(chē)組完成整備上線(xiàn)運(yùn)行。

（2）非供電工況下，采用排水作業(yè)的方法。停放前應(yīng)按照排水操作程序?qū)?dòng)車(chē)組進(jìn)行排水、吸污作業(yè)，并做好記錄。

1.3 防寒打溫特點(diǎn)分析

目前動(dòng)車(chē)組防寒打溫方式存在以下特點(diǎn)：

（1）打溫工作以經(jīng)驗(yàn)為主。目前動(dòng)車(chē)組打溫依靠各動(dòng)車(chē)段管理規(guī)定開(kāi)展工作。這些工作以經(jīng)驗(yàn)為主，保證了動(dòng)車(chē)組在嚴(yán)寒環(huán)境中的列車(chē)狀態(tài)。但缺少對(duì)動(dòng)車(chē)組打溫規(guī)律的掌握，易出現(xiàn)過(guò)打溫或欠打溫現(xiàn)象，在嚴(yán)寒地區(qū)由于動(dòng)車(chē)組進(jìn)入停車(chē)場(chǎng)后一直升弓打溫，過(guò)打溫現(xiàn)象較多，增加了鐵路運(yùn)輸企業(yè)成本。

（2）打溫工作需配屬更多人員。目前動(dòng)車(chē)組通常在夜間存放在停車(chē)場(chǎng)，打溫人員每人負(fù)責(zé)4～5 列動(dòng)車(chē)組，工作強(qiáng)度大導(dǎo)致打溫工作配屬人員增多。嚴(yán)寒地區(qū)有時(shí)白天也需配屬打溫人員對(duì)停留動(dòng)車(chē)組進(jìn)行打溫，較多的打溫人員也增加了鐵路運(yùn)輸企業(yè)成本。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的動(dòng)車(chē)組節(jié)能型防寒打溫關(guān)鍵技術(shù)

采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)［2］，遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)采集動(dòng)車(chē)組車(chē)廂內(nèi)溫度，可減少打溫人員數(shù)量；對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和規(guī)律挖掘，可得到打溫時(shí)長(zhǎng)與車(chē)內(nèi)溫度變化的規(guī)律，用以指導(dǎo)打溫工作，可優(yōu)化打溫時(shí)間，做到打溫效果和節(jié)能打溫的統(tǒng)一。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的動(dòng)車(chē)組防寒打溫實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)）結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的動(dòng)車(chē)組防寒打溫實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是依據(jù)動(dòng)車(chē)組防寒打溫的現(xiàn)場(chǎng)條件和動(dòng)車(chē)組防寒打溫流程，其邏輯層次分為溫度采集、傳輸匯聚和分析應(yīng)用［3］。溫度采集主要是獲取動(dòng)車(chē)組車(chē)廂內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)；傳輸匯聚是利用無(wú)線(xiàn)通信將溫度數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)中心，同時(shí)把需要打溫的列車(chē)信息發(fā)送給打溫人員；應(yīng)用分析是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，獲得動(dòng)車(chē)組防寒打溫時(shí)車(chē)廂溫度變化規(guī)律，并依靠規(guī)律優(yōu)化打溫時(shí)間。

從實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)看，分為現(xiàn)場(chǎng)采集傳輸設(shè)備和數(shù)據(jù)中心兩大部分?，F(xiàn)場(chǎng)采集傳輸設(shè)備部署在動(dòng)車(chē)組內(nèi)和停車(chē)場(chǎng)，功能是遠(yuǎn)程采集停車(chē)場(chǎng)環(huán)境溫度、動(dòng)車(chē)組車(chē)廂內(nèi)溫度，并將數(shù)據(jù)無(wú)線(xiàn)傳輸至數(shù)據(jù)中心和打溫人員；數(shù)據(jù)中心部署在調(diào)度室或辦公室，用來(lái)接收現(xiàn)場(chǎng)溫度采集傳輸設(shè)備數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和存儲(chǔ)，通過(guò)分析得到優(yōu)化的打溫時(shí)間。

從實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)看，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的動(dòng)車(chē)組節(jié)能型防寒打溫關(guān)鍵技術(shù)包括3方面：溫度遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)、溫度變化規(guī)律分析技術(shù)、打溫優(yōu)化技術(shù)等。

2.1 溫度遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)

溫度遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)由現(xiàn)場(chǎng)采集傳輸設(shè)備實(shí)現(xiàn)，包括溫度采集和無(wú)線(xiàn)傳輸。

目前動(dòng)車(chē)組打溫人員使用的點(diǎn)溫計(jì)是紅外溫度傳感器。紅外溫度傳感器利用紅外輻射實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量，無(wú)法實(shí)現(xiàn)溫度的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。為了更好監(jiān)測(cè)管道、集便器等狹小空間溫度并減小采集裝置體積，選擇集成式溫度傳感器DS18B20，該溫度傳感器量程為?55～125 ℃，在?10～85 ℃精確度為±0.5 ℃，能夠使裝置電路簡(jiǎn)化，易于與傳輸裝置集成，同時(shí)能夠做成便攜式或滿(mǎn)足車(chē)輛安裝要求的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。

動(dòng)車(chē)組溫度采集傳輸裝置放置在車(chē)內(nèi)，與數(shù)據(jù)中心服務(wù)器有一定距離?？煽康臒o(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通信是系統(tǒng)發(fā)揮作用的重要保證。在無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)中，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件選擇以下2 類(lèi)：通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)（General Packet Radio Service，GPRS）技術(shù)、面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的窄帶物聯(lián)網(wǎng)（Narrow Band Internet of Things，NB?IoT）技術(shù)。

GPRS 是一種以全球移動(dòng)通信系統(tǒng)（Global System for Mobile Communication，GSM）為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。數(shù)據(jù)采用分組（Packet）發(fā)送和接收，按流量計(jì)費(fèi)，傳輸速率為56～114 kb/s。GPRS 網(wǎng)絡(luò)是基于現(xiàn)有GSM 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，增加了GPRS 支持節(jié)點(diǎn)GSN（GPRS Supporting Node） 建立起來(lái)的。GSN 主要包括網(wǎng)關(guān)GPRS 支持節(jié)點(diǎn)GGSN（Gateway GSN）和服務(wù)GPRS 支持節(jié)點(diǎn)SGSN（Serving GSN）。GGSN 主要是起網(wǎng)關(guān)作用，使GPRS分組數(shù)據(jù)包進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，和不同數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接；SGSN 主要作用是記錄移動(dòng)臺(tái)的當(dāng)前位置信息，并在移動(dòng)臺(tái)和GGSN之間完成移動(dòng)分組數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。GPRS 還具有自己的通信模型，產(chǎn)品類(lèi)型多，應(yīng)用廣泛，目前也推出了面向物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，為監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的傳輸提供了整體解決方案［4?8］。

NB?IoT 和長(zhǎng)距離通信LoRa 技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的2 種通信方式。NB?IoT 可直接部署于GSM、UMTS 或LTE網(wǎng)絡(luò)，可采用帶內(nèi)、保護(hù)帶或獨(dú)立載波3種部署方式，與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)共存，部署成本低。LoRa 使用1 GHz非授權(quán)頻段，使用無(wú)費(fèi)用，更適合低造價(jià)大容量通信［9?11］。

移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)已覆蓋全球范圍，接入能力是其他通信方式（如Wi?Fi、Bluetooth、ZigBee）不可比的，基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的GPRS 和NB?IoT 通信前景更被看好。但由于我國(guó)動(dòng)車(chē)段遍布全國(guó)，NB?IoT 的基站建設(shè)進(jìn)度并不能保證各段均能實(shí)現(xiàn)可靠通信，在現(xiàn)場(chǎng)溫度采集傳輸裝置中，采用GPRS 通信方式，并預(yù)留NB?IoT 通信接口。

由于溫度具有大慣性特點(diǎn)，因此動(dòng)車(chē)組防寒打溫過(guò)程中，可設(shè)置每5、15、30 min 傳輸一次溫度數(shù)據(jù)。當(dāng)車(chē)內(nèi)溫度降低且接近打溫要求溫度時(shí)，采用較短的發(fā)送時(shí)間間隔，以保證溫度檢測(cè)的實(shí)時(shí)性；當(dāng)車(chē)內(nèi)環(huán)境溫度遠(yuǎn)高于預(yù)警溫度時(shí)，則加大發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔，減少數(shù)據(jù)中心匯聚數(shù)據(jù)的沖突?，F(xiàn)場(chǎng)采集傳輸設(shè)備軟件流程見(jiàn)圖3。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)采集傳輸設(shè)備軟件流程

2.2 溫度變化規(guī)律分析技術(shù)

動(dòng)車(chē)組溫度變化規(guī)律挖掘由數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)中心采用LabVIEW 開(kāi)發(fā)接收和解析現(xiàn)場(chǎng)裝置發(fā)送的溫度數(shù)據(jù)，并具有展示功能，同時(shí)與數(shù)據(jù)庫(kù)連接，將解析后的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。溫度變化規(guī)律主要分析動(dòng)車(chē)組升弓加熱過(guò)程車(chē)廂溫度上升和降弓時(shí)溫度下降與環(huán)境溫度的關(guān)系。溫度變化規(guī)律分析技術(shù)采用回歸分析方法。

以2021 年3 月15 日對(duì)CR400BF?G 型動(dòng)車(chē)組［12］降弓時(shí)溫度下降與環(huán)境溫度的測(cè)試結(jié)果為例進(jìn)行說(shuō)明。CR400BF?G 型動(dòng)車(chē)組停在停車(chē)場(chǎng)時(shí)，打溫設(shè)定溫度為22 ℃，采用列車(chē)空調(diào)對(duì)車(chē)廂加熱。利用現(xiàn)場(chǎng)溫度采集傳輸裝置測(cè)試車(chē)廂、廁所、車(chē)廂連接處等車(chē)內(nèi)多點(diǎn)溫度，同時(shí)測(cè)試車(chē)外環(huán)境溫度，并將其傳輸至數(shù)據(jù)中心。當(dāng)晚22：27 開(kāi)始降弓，一直降弓到次日凌晨1：22，共計(jì)175 min。以第4 車(chē)廂廁所溫度值作為列車(chē)溫度與環(huán)境溫度變化的相關(guān)關(guān)系為例說(shuō)明動(dòng)車(chē)組溫度變化的分析過(guò)程。

室外環(huán)境溫度在175 min 內(nèi)由6.1 ℃降至3.6 ℃，室外溫度隨時(shí)間變化的散點(diǎn)圖和趨勢(shì)見(jiàn)圖4?？梢?jiàn)，環(huán)境溫度與時(shí)間的變化趨勢(shì)可用下降的直線(xiàn)描述，斜率為?0.011 1，即環(huán)境溫度下降速度為0.011 1 ℃/min。

圖4 室外溫度隨時(shí)間變化的散點(diǎn)圖和趨勢(shì)

環(huán)境溫度變化過(guò)程中，由于停止打溫及散熱原因，車(chē)廂內(nèi)溫度從20.3 ℃下降至14.8 ℃。動(dòng)車(chē)組車(chē)廂溫度與環(huán)境溫度變化的散點(diǎn)圖和趨勢(shì)見(jiàn)圖5?？梢?jiàn)，車(chē)廂溫度與環(huán)境溫度的變化趨勢(shì)可用下降的直線(xiàn)描述，斜率為?2.405，即環(huán)境溫度下降1 ℃，列車(chē)車(chē)廂溫度下降2.405 ℃。

圖5 動(dòng)車(chē)組車(chē)廂溫度與環(huán)境溫度變化的散點(diǎn)圖和趨勢(shì)

綜合以上分析可知，環(huán)境溫度下降1 ℃，動(dòng)車(chē)組車(chē)廂溫度下降2.405 ℃，此過(guò)程約需90 min。即動(dòng)車(chē)組車(chē)廂溫度每下降1℃，約需37.5 min。

2.3 打溫優(yōu)化技術(shù)

通過(guò)動(dòng)車(chē)組車(chē)廂溫度和環(huán)境溫度的變化關(guān)系可以預(yù)測(cè)動(dòng)車(chē)組溫度變化規(guī)律，盡管預(yù)測(cè)存在一定誤差，但從打溫工作需求看是可以接受的。

根據(jù)動(dòng)車(chē)組車(chē)廂溫度變化規(guī)律實(shí)現(xiàn)優(yōu)化打溫，可預(yù)測(cè)動(dòng)車(chē)組車(chē)廂溫度1 h 內(nèi)的變化曲線(xiàn)，并將預(yù)測(cè)溫度與所設(shè)臨界溫度進(jìn)行比較。若1 h 內(nèi)的預(yù)測(cè)溫度低于臨界溫度，將提前通過(guò)報(bào)警電話(huà)、報(bào)警短信和微信小程序等方式對(duì)打溫人員進(jìn)行示警，并告知打溫人員需打溫的車(chē)輛信息，以便打溫人員及時(shí)到達(dá)動(dòng)車(chē)組進(jìn)行打溫。同時(shí)，調(diào)度室也可通過(guò)瀏覽器登錄系統(tǒng)，實(shí)時(shí)查看動(dòng)車(chē)組車(chē)廂溫度變化曲線(xiàn)和實(shí)時(shí)溫度信息，全面掌握動(dòng)車(chē)組整體情況。

動(dòng)車(chē)組溫度預(yù)測(cè)模型根據(jù)歷史溫度信息自動(dòng)更新參數(shù)，合理預(yù)測(cè)動(dòng)車(chē)組設(shè)定時(shí)間內(nèi)的溫度變化曲線(xiàn)，并結(jié)合監(jiān)控人員設(shè)置的臨界閾值，提前對(duì)打溫人員進(jìn)行打溫預(yù)警。根據(jù)動(dòng)車(chē)組車(chē)廂溫度變化規(guī)律優(yōu)化打溫工作，可降低打溫人員工作強(qiáng)度，減少打溫人員數(shù)量。

3 節(jié)能分析

以CRH380 型動(dòng)車(chē)組（8 節(jié)編組）為例對(duì)目前動(dòng)車(chē)組打溫能耗進(jìn)行說(shuō)明。動(dòng)車(chē)組每節(jié)車(chē)廂都配置空調(diào)機(jī)組，其管式加熱器功率為35 kW。風(fēng)道內(nèi)加熱器包括每節(jié)車(chē)廂裝配2 個(gè)的消音風(fēng)道加熱器（整列車(chē)共15 個(gè)），其加熱器功率為3.5 kW；1 車(chē)廂和8 車(chē)廂休閑區(qū)加熱器功率為0.75 kW，餐車(chē)加熱器功率為4.50 kW。每節(jié)車(chē)廂4 臺(tái)風(fēng)扇加熱器，加熱器功率為1 kW。采暖系統(tǒng)全部開(kāi)啟，經(jīng)計(jì)算，8 節(jié)車(chē)廂空調(diào)機(jī)組的加熱器功率共280 kW，風(fēng)道加熱器功率共58.5 kW，風(fēng)扇加熱器功率共32.0 kW，8 節(jié)車(chē)廂的采暖系統(tǒng)總功率共370.5 kW。

對(duì)于1 列8 節(jié)編組動(dòng)車(chē)組，當(dāng)列車(chē)每天打溫1 h，一個(gè)冬季打溫過(guò)程（以每年11 月1 日—次年3 月31 日為例，共151 d），采暖系統(tǒng)耗電量為55 945.5 kW·h，若每天打溫3 h，一個(gè)冬季打溫過(guò)程采暖系統(tǒng)耗電量為167 836.5 kW·h，每度電按0.8元計(jì)算，每天打溫1 h一個(gè)冬季打溫過(guò)程約需4.5萬(wàn)元。

根據(jù)目前調(diào)研數(shù)據(jù)，一個(gè)動(dòng)車(chē)段配屬的動(dòng)車(chē)組在150～200 列。如果每列動(dòng)車(chē)組每天平均節(jié)省0.5 h 打溫時(shí)間，則一個(gè)段一個(gè)冬季會(huì)節(jié)省337.5萬(wàn)～450.0萬(wàn)元。

從全路運(yùn)輸企業(yè)看，按照50%的動(dòng)車(chē)組打溫（約2 000 列）［13］能夠節(jié)省打溫時(shí)間，平均每天節(jié)省0.5 h，按照每度電0.8 元計(jì)算，則一個(gè)冬季約節(jié)省4 500 萬(wàn)元。且采用基于物聯(lián)網(wǎng)的動(dòng)車(chē)組防寒打溫優(yōu)化方法，可降低人員勞動(dòng)強(qiáng)度，減少用人數(shù)量，進(jìn)一步降低人力成本支出?？梢?jiàn)，動(dòng)車(chē)組防寒打溫節(jié)能空間較大。

4 結(jié)束語(yǔ)

目前動(dòng)車(chē)組防寒打溫工作主要采用人工定時(shí)打溫和巡視，盡管能夠完成冬季動(dòng)車(chē)組防寒打溫工作，保證列車(chē)工作狀態(tài)，但勞動(dòng)強(qiáng)度大、用工數(shù)量多。設(shè)計(jì)一套基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的動(dòng)車(chē)組節(jié)能型防寒打溫系統(tǒng)，利用現(xiàn)場(chǎng)溫度采集傳輸裝置獲取動(dòng)車(chē)組車(chē)廂溫度和環(huán)境溫度并傳輸至數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)分析挖掘打溫規(guī)律，得出優(yōu)化的打溫時(shí)間。根據(jù)優(yōu)化后打溫時(shí)間進(jìn)行動(dòng)車(chē)組防寒打溫，能夠產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。