我国4种型式铁路高速动车组空调系统的比较研究

顿小红

（武汉铁路职业技术学院，湖北 武汉 430205）

我国“铁路高速动车组”是指运营时速在200 km及以上、动力分散型的电动车组，具有安全、高速、高效、便捷、环保等显著特点，是铁路客车装备的重要组成部分。

我国高速动车组共有 CRH1、CRH2、CRH3、CRH5型 4个技术序列，它们分别是BSP公司、四方机车车辆股份有限公司、长春轨道车辆股份有限公司、唐山轨道客车有限责任公司通过引进加拿大庞巴迪Regina原型车技术、日本川崎重工E2-1000原型车技术、德国西门子Velaro-E原型车技术、法国阿尔斯通SM3原型车技术而研制生产出来的。

动车组是尖端技术的高度集成，涉及9大关键技术以及10项配套技术，动车组空调系统作为主要配套技术之一，具有保证旅客舒适安全、保障车辆正常运行的作用。本文将从以下6个方面对上述4种型式的动车组空调系统，做全面的比较。

1 系统构成

动车组空调系统的主要作用，是在任何气候和行驶条件下，通过强迫通风、人工制冷和采暖等方法，调节车内的温度、湿度、气流速度、车内压力等参数指标，从而为旅客提供舒适的车内环境。

动车组空调系统，按功能来划分，主要由通风系统、制冷系统、供热系统、加湿系统及自动控制系统5个大系统组成。通过各系统的协调工作来实现空气调节的目的。

动车组空调系统，从结构安装方式来分，主要有单元式和分体式两种类型。表1分别从动车组客室、司机室空调类型、空调系统主要设备及布局、总体数量等方面，对4种型式动车组空调系统构成特点进行了比较。

表1 4种型式动车组的空调系统整体构成

2 主要技术参数

由于4种型式动车组分别采用不同国家的原型车技术，其空调系统除了在结构上有较大的区别外，空调主要技术参数也存在不同，表2以客室空调装置为例，对4种车型的主要空调技术参数做了比较。

3 制冷系统

制冷系统是动车组空调系统的重要组成部分。制冷方式一般采用蒸汽压缩制冷，其制冷系统主要由压缩机、蒸发器、冷凝器、轴流式冷凝风机、离心式蒸发风机、节流元件以及气液分离器、干燥过滤器、分油器、压力保护装置等辅助设备，通过管路组成一个封闭的系统，在这个封闭系统中，制冷剂循环流动，通过自身热力状态的循环变化实现制冷。

表2 4种型式动车组的空调主要技术参数

制冷系统的作用，是在夏季对进入车内的空气进行降温、减湿处理，使车内空气的温度与相对湿度维持在设定的范围内。制冷系统的运行性能与制冷压缩机类型、节流方式、制冷剂种类、蒸发和冷凝温度等有着直接的关系（见表3）。

表3 4种型式动车组空调制冷系统比较

4 供热系统

供热系统的作用，是在冬季对进入车内的空气进行预热，和对车内的空气进行补偿加热，以保证冬季车内空气的温度在规定的范围内。

空气的预热，是使空气在空调装置的空气处理室内流过空气预热器来实现的。根据热媒不同，空气预热器有温水空气预热器和电热空气预热器两种。

空气的补偿加热，由设在车内两侧地板面上的加热器来完成。根据热媒不同，地面加热器也有温水加热器和电热加热器两种。

表4 4种型式动车组空调供热系统比较

一般而言，供热系统通常由空气预热器和地面空气加热器组成。动车组空调供热系统都采用电热方式。

5 通风系统

动车组通风系统，是动车组空调系统的重要组成部分，是一个不分季节长期工作的部分，其作用是将经过处理的空气输送和分配到动车组车厢内，并且形成合理的气流组织，同时将室内污浊的空气排出室外，使室内空气参数满足设计要求。

通风系统除了可以给乘客提供新鲜空气外，另一项功能就是保证车厢内具有适当的气压，即当车外气压发生明显变化时，通风系统会将车厢内的气压维持在一个让人们感到舒适的水平，这是由空气压力波动控制装置来执行的（见表1）。

动车组通风系统一般由通风机组、风道、风口、进排风装置、空气净化设备和空气压力波动控制装置等组成。

动车组空调系统都设有应急通风功能，在正常供电发生故障时，由紧急逆变器为通风机供电，以确保客室通风需要，此时，制冷系统是不工作的。

表5 4种型式动车组空调通风系统比较

6 控制系统

空调控制系统的作用，是控制空调系统各部分的电器设备，按给定的方案协调地工作，使车内空气参数满足设计的要求，同时对各系统进自动保护和故障显示。

动车组空调控制系统，一般为自动控制系统，包括（温度、压力）传感器、变送器、空调控制器、执行器（电磁阀等）和控制对象（风门、阀门、温度、压力等）5个部分。制冷运行控制，一般实行变频控制加压缩机运行台数控制，空调运行控制原则有：通风与制冷及制暖正联锁；冷凝风机与压缩机正联锁；制冷与制暖反联锁；控制通风机低速与高速运行的电路反联锁；压缩机间隔顺序起动和压缩机交替运行等。

动车组空调控制系统的常见保护功能有：主电路过、欠压保护；压缩机低温、低压、高压、过流保护；电加热器过热保护；故障显示等。

上述4种型式动车组分别安装了不同数量、不同制冷量的空调机组，其空调控制系统也不相同（见表6）。

表6 4种型式动车组空调控制系统比较

7 结束语

通过对我国4种型式动车组空调系统的比较研究，可以得出以下结论：

（1）司机室与客室都采用了独立的空调装置，可以为动车组工作人员及旅客提供舒适的车内环境。

（2）从空调系统结构来看，CRH2型动车组空调系统是最具特点的，它由安置在车底的两台紧凑型空调装置和一台连续换气装置组成，车底还设有整齐排列的风道，由下向上送风。其整体结构对列车降低重心、高速运行是有利的，但由于新风口位于车底易引发过滤网脏堵等问题，这在新造动车组中已得到了改进。

（3）从制冷系统来看，都采用了工作平稳、震动小、噪声小、输气系数高的涡旋式制冷压缩机，和具有流量调节功能的膨胀阀及环保型制冷剂。从制冷功率看，CRH1型动车组具有较大的制冷量。

（4）从通风系统来看，4种动车组都采用混合型气流组织。CRH3型动车组通风系统设计最为合理，制冷时顶部孔板送风上侧回风，制热时地板送风顶部回风，这种设计能充分提高能量的利用率，降低功率损耗。

（5）从供热系统来看，CRH2型动车组采用了两台内置于空调装置的电加热器，供热功率比较大，没有设置车内辅助加热器。CRH5型动车组主要使用于寒冷地区，其供热系统在客室侧墙底部纵向各设置了两组加热器、通过台、卫生间也设置了加热器，使供热状态下的温度场比较均匀，能较好满足使用要求。

（6）动车组空调控制系统都采用了微机与网络控制技术，能实现各种工况下运行模式的控制，能实现高速列车正常运行的要求。

[1]刘志明.动车组设备[M].北京：中国铁道出版社，2010.

[2]铁道部运输局.CRH系列动车组实用技术教程[M].北京：中国铁道出版社，2008.

[3]张曙光.CRH2型动车组[M].北京：中国铁道出版社，2008.

[4]张曙光.CRH1型动车组[M].北京：中国铁道出版社，2008.

[5]张曙光.CRH5型动车组[M].北京：中国铁道出版社，2008.