动车组车内外温显示差异问题及解决思路

动车组车内外温显示差异问题及解决思路

籍保仁 赵金龙 张卓 咸喆

中车长客股份公司  吉林长春  130062

摘要：本文针对动车组车内外温度显示差异问题，选取了不同时间和不同地点，测试动车组所在环境的内外温显示情况，测试结果表明温度采集存在一定滞后性、气象站采集温度和实际地表温度存在偏差是造成列车内外温显示产生偏差的原因。根据分析结果，从寻找可替代传感器和调用天气预报信息等方面提出了解决方案。

关键词：传感器；低温；热稳定

动车组上的显示器可以实时的显示客室温度及室外温度，告知旅客所处环境的温度情况，保证车辆的运营安全，是高速动车组上非常实用的功能。在某次测试过程中，经反馈，动车组在北方高海拔站点停靠时车内显示的外温为-15℃，天气预报温度为-24℃，两者存在较大的差异。本文对动车组上的新风温度传感器进行了测试研究，通过对比分析、数据分析等方法查明存在温度差异的原因并提出解决措施，跟进后续的改进效果，提升动车组品质。

1.原因分析

以8辆编组动车组为例，每辆车的车体弧顶区域新风口内设置1个新风温度传感器，8辆车将采取的温度数值反馈给TCMS，TCMS计算后取平均值并将数值发送给PIS系统，发送周期为1次/秒，PIS系统实时调用TCMS温度数据，显示在车厢的内显界面上，供旅客查看。

图1-1 温度传感器安装位置图示

新风温度传感器为NTC热敏电阻式传感器，该温度传感器是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料，采用陶瓷工艺制造而成的。这些金属氧化物材料具有半导体性质，当温度低时，氧化物材料呈惰性，导电性差，所以电阻值较高；随着温度的升高，氧化物内游离电子数量增加，电阻值降低。利用这一特性，通过测量其电阻值确定相应的温度。

新风温度传感器测量精度为±0.3℃，IP等级为IP54，执行标准《GB/T 6663.1-2007 直热式负温度系数热敏电阻器》，该NTC类型传感器各平台动车组上成熟应用，故障率极低，产品质量稳定可靠。

2.数据分析

2.1 温度变化分析

为了分析车辆内外温显示情况及稳定时长，本文对2020年12月30日及31日某区温度情况及列车外温显示情况进行了统计。

根据气象网站查询信息，12月30日9：50时刻某区的温度为-24℃。

根据现场人员反馈及经查交路信息，车辆在某站点前隧道内运行约8分钟，出隧道后约90秒到站，12月30日车辆9:38到达站点，9:55出发，下载空调记录数据，选取时间为9:35-9:59的数据，温度变化区间为-9℃~-22℃，温度变化时长约为5分钟。

从车辆实测数据可以看出，车辆到达站站时显示外温为-9℃，分析此温度为隧道口温度，此后温度缓慢下降，最后下降至-22℃后趋于稳定，温度下降存在5分钟延迟。

通过与天气预报数据对比可以看出，车辆实测温度与天气预报温度存在2℃温差。

根据气象网站显示，12月31日10:00时刻站点区温度为-17.3℃。

根据现场人员反馈及经查交路信息，车辆于12月31日约9:13到达站点，10:18出发，下载空调记录数据，选取时间为9:13-10:18的数据，温度变化区间为-5℃~-15℃，温度变化时长约为8分钟。

从车辆实测数据及天气预报数据对比可以看出，车辆实测车站温度自初始至达到稳定仍存在约8分钟延迟，车辆实测温度与天气预报温度存在约2.3℃温差，现象基本与12月30日一致。

为了测试是否只有该站点出现了内外温显示差异的情况，接着对其他支路进行了调研。天气预报显示另外一站点外温-9℃，实测站台温度-6.6℃(温度计测试)，站点停靠17分钟，车辆显示新风温度从进站到出站一直为-7℃。

数据证明站点车辆显示外温不存在延时，基本与天气预报温度一致。

2.2 结论分析

经以上调查及分析，可得出车辆到站时车辆显示外温与天气预报温度相差较大原因为：

当站点为高海拔，且站点距隧道口近，导致站点与隧道内温差较大（经测量隧道口温度为-9℃，站点温度为-22℃）；车辆出隧道后到车站时，温度下降幅度较大，由于热敏电阻的采集原理，热敏电阻的导电性能逐渐下降，电阻值逐渐提高，阻值存在逐渐稳定的过程，温度采集具有一定滞后性，因此车辆刚到站时采集的车外温度还处于下降阶段，5-8分钟后温度变化趋于稳定。

气象站采集温度为采集箱内的空气温度，与实际带有热源的地表温度会存在一定偏差，经测量偏差约为2℃。

3.解决思路

根据上述产生温度偏差原因的分析，结合动车组目前应用的温度传感器的性能，可从以下几方面对车辆内外温显示偏差问题进行改善。

（1）考虑新风量的大小可能会对温度传感器的热稳定时间产生影响，可研究通过优化软件，短时加大新风量，缩短传感器的热稳定时间方案。

（2）由于温度传感器在面对较大温差时温度采集存在一定滞后性，因此可以尝试在利用PIS系统调用天气预报温度信息，在传感器示数稳定期间内替代传感器显示示数。

（3）从材料选择、优化封装工艺等方面入手同步研究可缩短低温条件下热稳定时间的新型NTC温度传感器。

4.结束语

针对列车组内外温显示差异问题，通过对比分析不同时间和不同地点列车组通过站点时的内外温显示情况，发现产生这种差异的主要原因是高海拔、站点温度和隧道内温度差异较大引起的温度采集滞后，以及气象站采集温度与实际带有热源的地表温度存在一定偏差。根据分析结果提出了合理的解决措施，缩短传感器在低温条件下的热稳定时间。后续会继续开发新型温度传感器，制定公网天气信息和TCMS外温信息冗余显示方案，提升动车组的运行品质。