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铁路客运站候车环境与能耗研究

作　者: 马卫武
导　师: 周谦；周孑民
学　校: 中南大学
专　业: 热能工程
关键词: 铁路客运站候车环境客流量热舒适照度电梯能耗能耗评价
分类号: U291.6
类　型: 博士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

铁路客运站具有客流量大、流动性强等特征,这使得其设备容量大、能耗高且变化显著。当前国家正在大力推广节能减排,因此对铁路客运站进行节能分析具有重大意义；但铁路客运站作为公共服务场所,应以提供舒适快捷的服务为主要目的。故在满足旅客舒适的候车环境条件下,尽可能的节约能源,是我国铁路客运站具有重大意义的研究课题。本文以客流量研究为基础,对候车室热环境、光环境、候梯环境、及新风量等影响旅客舒适的因素进行了分析,并在此基础上对空调、照明及自动扶梯等各项设备能耗进行研究。主要研究内容有：(1)通过实际查验旅客车票及记录其进站时间,统计得到旅客候车时间,并以Gauss公式为基础,对调查数据进行拟合分析,建立了灰色动态模型,利用该模型实现了铁路客运站候车人数模拟。(2)通过对铁路客运站候车室内外CO2浓度的实测和旅客问卷调查,统计分析旅客在不同室内外CO2浓度差时对室内空气新鲜度的感受,利用模糊数学方法计算出旅客的烦恼度阈限值。进而建立了室内外CO2浓度差随客流量变化的数学模型,对自然通风与机械通风条件下,不同换气次数、不同工作日时室内外CO2浓度差随时间变化规律进行了模拟计算。(3)通过测试哈尔滨站、北京西站、长沙站、上海站、广州站的候车室内、外环境参数,统计分析了旅客的实际热感觉投票值(TSV),在此基础上针对严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区及夏热冬暖地区,提出了铁路客运站热舒适适应性模型。(4)在室内热舒适和新风量研究的基础上,采用BIN法计算了围护结构负荷,根据室内候车旅客数量计算了内部负荷和新风负荷,进而以CEC系数法计算出客运站候车室的空调系统能耗指标；同时以正交实验法为基础,对影响空调能耗的因素进行主次排序。(5)结合候车室照度测量值及对旅客进行的照明舒适度问卷调查数据,统计分析旅客在不同照度下的感受,利用模糊数学方法得到了照度的推荐区间。采用灰色关联度方法分析了旅客行为方式对照明主观评价的影响,并在此基础上计算出照明能耗指标。(6)在李太勒公式的基础上,确定了旅客平均排队队长、最大等待时间、扶梯服务强度之间的相互联系,并建立了等待时间仿真模型。按照等待时间的不同,对旅客发送最多日、节假日及普通工作日的扶梯配置、功率及能耗进行了分析,研究了等待时间为5秒、10秒及30秒时的固定能耗和可变能耗。(7)建立了客运站能效数据包络分析(DEA)模型,并对各能耗因素进行线性规划求解,得出了客运站的总体效率、纯技术效率、规模效率的相对排序,提出了客运站达到DEA有效的途径,通过计算各个站的平均横切效率对其总能效进行排序。本文的研究可为我国铁路客运站设计、改造和运行管理提供参考和借鉴,具有较强的理论意义与实际工程应用价值。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-13
符号表  13-15
第一章绪论  15-32
  1.1 研究背景  15-16
  1.2 本课题的国内外现状综述  16-29
    1.2.1 热舒适研究  16-19
    1.2.2 室内新风量研究  19-22
    1.2.3 建筑照明研究  22-24
    1.2.4 电梯能耗与控制研究  24-27
    1.2.5 建筑能耗研究  27-29
  1.3 本文的研究意义及主要内容  29-32
第二章铁路客运站候车人数的模拟分析  32-47
  2.1 候车人数的现场调研  32-33
  2.2 候车时间模型  33-40
    2.2.1 灰色动态模型  33-35
    2.2.2 候车时间分布拟合  35-38
    2.2.3 模型比较分析  38-40
  2.3 候车人数模拟计算  40-46
    2.3.1 候车人数模型  40-41
    2.3.2 模拟算法及流程  41
    2.3.3 模拟系统的实现  41-42
    2.3.4 计算结果与分析  42-46
  2.4 小结  46-47
第三章候车室内新风量研究  47-62
  3.1 候车室内外CO_2浓度差调研  47-49
  3.2 候车室内外CO_2浓度差模拟  49-52
    3.2.1 CO_2浓度差模型建立  49-51
    3.2.2 CO_2浓度差模拟流程  51-52
  3.3 室内外CO_2浓度差模拟与分析  52-56
    3.3.1 自然通风时室内外CO_2浓度差变化规律  52-54
    3.3.2 机械通风时室内外CO_2浓度差变化规律  54-55
    3.3.3 CO_2浓度差实测与模拟值的比较与分析  55-56
  3.4 候车室变新风量研究  56-61
    3.4.1 不同CO_2浓度差下变新风量比较  56-59
    3.4.2 定风量与变风量比较  59-61
  3.5 小结  61-62
第四章候车室热舒适研究  62-74
  4.1 热舒适主要评价指标及标准  62-64
  4.2 候车室人体热舒适调研  64-67
    4.2.1 调研方法  64-65
    4.2.2 调研结果与分析  65-67
  4.3 铁路客运站热舒适模型  67-73
    4.3.1 热中性温度及旅客可接受的温度范围  67-70
    4.3.2 停留时间及室内外温差对旅客热感觉的影响  70-72
    4.3.3 铁路客运站候车室热舒适适应性模型的建立  72-73
  4.4 小结  73-74
第五章候车室空调能耗研究  74-95
  5.1 基于BIN法的围护结构的负荷计算  74-78
    5.1.1 BIN法  74
    5.1.2 BIN法计算参数的确定  74-76
    5.1.3 基于BIN法的围护结构负荷计算原理  76-78
    5.1.4 围护结构的负荷计算及结果  78
  5.2 基于旅客人数的新风负荷及人体散热负荷计算  78-86
    5.2.1 基于旅客人数的新风负荷计算  78-83
    5.2.2 基于旅客人数的内部负荷计算  83-86
  5.3 客运站候车室冷热总负荷计算结果分析  86
  5.4 空调能耗指标研究  86-87
  5.5 影响空调能耗的因素分析  87-93
    5.5.1 空调能耗影响因素正交实验分析方法的设计  88-89
    5.5.2 空调能耗影响因素的分析  89-93
  5.6 小结  93-95
第六章候车室照明研究  95-109
  6.1 候车室照度研究  95-99
    6.1.1 候车室照度测量与调查  95-97
    6.1.2 Ridit分析  97-99
  6.2 候车室旅客行为方式的灰色关联度分析  99-105
    6.2.1 灰色关联度分析模型  99-101
    6.2.2 候车室旅客行为方式灰色关联度实例分析  101-105
  6.3 候车室照明能耗研究  105-108
  6.4 小结  108-109
第七章候车时间与自动扶梯能耗研究  109-123
  7.1 候梯时间计算模型  109-115
    7.1.1 排队系统工作特性  109-110
    7.1.2 排队系统队长理论  110-112
    7.1.3 排队系统队长计算  112-113
    7.1.4 候梯时间仿真系统  113-115
  7.2 扶梯能耗计算模型  115-117
    7.2.1 扶梯参数设置  115
    7.2.2 自动扶梯能耗计算  115-117
  7.3 北京西站扶梯配置及能耗分析  117-121
    7.3.1 客流到达模型  117
    7.3.2 扶梯配置  117-118
    7.3.3 扶梯能耗分析  118-121
  7.4 小结  121-123
第八章基于数据包络分析法的铁路客运站能效评价  123-131
  8.1 铁路客运站能效的DEA模型  123-125
  8.2 评价指标体系  125-126
    8.2.1 输入指标  125
    8.2.2 输出指标  125-126
  8.3 研究实例  126-129
    8.3.1 客运站的数据  126
    8.3.2 计算结果  126-127
    8.3.3 效率分析  127
    8.3.4 DMU在生产前沿面上的投影和影子价格分析  127-128
    8.3.5 能源效率的最终排序  128-129
    8.3.6 综合分析  129
  8.4 小结  129-131
第九章结论与建议  131-134
  9.1 论文的主要结论与创新  131-132
  9.2 论文有待进一步研究的问题  132-134
参考文献  134-144
致谢  144-145
附录A 攻读学位期间以第一作者发表论文目录  145-146
附录B 攻读学位期间参加的科研项目、学术会议及工程实践  146

铁路客运站候车环境与能耗研究

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