地铁车辆空调系统车内出风格栅形式研究

张惠中+++王宗昌+++刘绍禹

摘 要：介绍了地铁车辆空调风道系统布置，对几种地铁车辆空调系统车内出风格栅形式进行了试验测试，并对几种出风格栅形式进行对比分析，确定了出风格栅的最佳形式，使车内气流组织均匀，为地铁车辆提高乘坐的舒适性提供了参考。

关键词：地铁；空调；出风格栅

前言

随着地铁交通在各大城市的逐渐普及，地铁车厢内的舒适性研究也备受关注，而地铁空调送风风道的出风均匀性则是影响地铁车厢内部温度场及流场的重要因素之一[1]。本文就某既有地铁车型的空调送风风道的车内出风格栅形式进行了试验测试，并对几种出风格栅形式进行了对比分析，确定了出风格栅的最佳形式，使车内气流组织均匀，避免送风吹头现象，提高乘客乘坐的舒适性。

1 地铁车辆空调风道系统介绍

地铁车辆送风道一般安装于客室顶板之上，沿车体长度方向布置。风道内部一般分为主送风道和静压箱风道。经空调机组处理过的空气先进入主送风道，然后进入静压箱风道，再经风道下方的出风格栅送入客室，达到均匀送风的效果[2]。

2 出风均匀性试验测试

搭建模型车并安装风道， 出风口分布在车内顶板两侧，在车上安装各种形式的出风格栅，通过测试出风口风速、车内微风速及均匀性等，确定出风格栅的最佳形式。

2.1 模型车搭建

模型车（由于场地有限，模型车长度仅5米多）断面做到与实车基本一致，长度方向安装5米长风道和车内出风口，将模型车进行封闭，安装风机、风道及出风口后进行车内微风速实验。风道及风口安装时按照现车断面进行，风道与出风口之间进行密封。空调机组将气流送入送风道，送风道下部连接静压箱，再由静压箱下部的条缝型送风口将气流送入客室。两侧的静压箱下部条缝型送风口数目各25个。具体搭建示意图如下图所示。

模型车及风道搭建示意图

模型车搭建图片

2.2 出风格栅形式

样品1断面

样品2断面

样品3断面

样品4断面

2.3 测试设备

1）风速测量系统：由热式风速仪传感器探头、多通道气流分析仪、计算机等组成，该系统主要用于多点远程风速的测量。当测量风速在0.05m/s～2m/s 范围内时，其测试误差不大于±10%；当测量风速在2m/s～30m/s 范围内时，其测试误差不大于±5%。利用电缆将仪器与计算机的串行接口相连，与计算机实现通讯，将数据传输到计算机，利用相关的软件来进行数据处理，可以实现定时或长时间的数据采集。

风速测量系统 热式风速仪传感器探头

2）TSI风压风速计：手持便携式的测量仪器，可用于风速，压力及流量的测试。压力测试范围-1245-3735Pa，精确度±1Pa，解析度0.1Pa。风速范围0.01～78.74m/s，精确度在10m/s时为1.5%的读值。

2.4 测试方法

根据TB/T 2433规定，在车内即在各个垂直于出风口中间的测量截面内，测点距车内地板面的高度分别为 0.1m，0.5m，1.2m和1.7m。在测量风筒的风速测量截面上，均匀分布的风速测点不得少于 12 点。全部测点测量值的平均值为平均风速。平均风速测量必须连续测量3次，取3次平均风速的平均值为该截面风速，本次实验为了提高数据的准确性，取5次平均风速的平均值作为该截面的风速。

所有微风速测点上的微风速按顺序测量5次，其客室内气流速度>0.07m/s，并且在规定的客室气流测试点风速≤0.9m/s。

2.5 测点布置

为比较全面的测试不同风口形式的气流组织差异，判断吹头感的强弱，并根据铁道客车空气调节试验方法（TB/T 2433）及现场实验的要求，本实验在距模型车后端Z=0.75m，Z=1.75m，Z=2.75m，Z=3.75m，Z=4.75m，设置了5个测试断面，每个断面共设置了28个点位，本实验采用的是多点风速仪，设置为每断面3秒记录一次数据，十次数据后取平均值整合为一组，每断面记录5组。对于样件一、二、三、四的断面选取具体如下图所示：

测试断面布置示意图

在按照铁道客车空气调节试验方法（TB/T 2433）的情况下，本次测试在每个断面上选了28个测点，分别对应人体坐立时的头、肩、腰、膝、脚踝，人体站立时的头、肩、腰、膝、脚踝。这样5个断面上的140个测点位于与YOZ面平行的6个平面内，即X=0.15m、X=0.5m、X=0.9m、X=1.2m、X=1.7m和X=1.9m的平面上，测点在XOY断面上的布置见下图：

断面处垂直方向测点布置示意图

3 试验结果及分析

3.1 试验结果

由于5个测试断面测出的风速及趋势差异不大，因此选取断面3的28个测点对4种样件的风速及均匀性进行对比分析。

3.2 结果分析

通过折线图直观表现计算分析可知，4种样件的平均风速均符合标准规定。

样件1、2的大部分测点风速较均匀，最大风速位于出风口正下方两个点位（4点和25点），此处易引起送风吹头现象，降低舒适性。

样件3、4的风速及均匀性明显好于样件1、2。样件3的出风口下部有微弱吹风感，样件4出风口下部无吹风感，且总体均匀性最好。因此，样件的出风形式对送风均匀性影响最大，需避免出风格栅直接向下送风引起吹头现象。

4 结束语

本文对地铁车厢空调送风格栅形式进行了试验测试，并对几种出风格栅形式进行了对比分析，确定了出风格栅的最佳形式，但该形式的送风格栅尚未在地铁车辆批量使用，需现车进一步检验其均匀性效果。

参考文献

[1]马银红.地铁空调送风风道出风性能数值模拟与优化，2009.

[2]刘洋，易柯，李颖明.地铁车辆风道系统出风均匀性设计[J].电力机车与城轨车辆，2011（34）：48-50.

作者简介：张惠中（1981-），男，硕士研究生，工程师，主要从事轨道交通车辆空调通风系统设计工作。

摘 要：介绍了地铁车辆空调风道系统布置，对几种地铁车辆空调系统车内出风格栅形式进行了试验测试，并对几种出风格栅形式进行对比分析，确定了出风格栅的最佳形式，使车内气流组织均匀，为地铁车辆提高乘坐的舒适性提供了参考。

关键词：地铁；空调；出风格栅

前言

随着地铁交通在各大城市的逐渐普及，地铁车厢内的舒适性研究也备受关注，而地铁空调送风风道的出风均匀性则是影响地铁车厢内部温度场及流场的重要因素之一[1]。本文就某既有地铁车型的空调送风风道的车内出风格栅形式进行了试验测试，并对几种出风格栅形式进行了对比分析，确定了出风格栅的最佳形式，使车内气流组织均匀，避免送风吹头现象，提高乘客乘坐的舒适性。

1 地铁车辆空调风道系统介绍

地铁车辆送风道一般安装于客室顶板之上，沿车体长度方向布置。风道内部一般分为主送风道和静压箱风道。经空调机组处理过的空气先进入主送风道，然后进入静压箱风道，再经风道下方的出风格栅送入客室，达到均匀送风的效果[2]。

2 出风均匀性试验测试

搭建模型车并安装风道， 出风口分布在车内顶板两侧，在车上安装各种形式的出风格栅，通过测试出风口风速、车内微风速及均匀性等，确定出风格栅的最佳形式。

2.1 模型车搭建

模型车（由于场地有限，模型车长度仅5米多）断面做到与实车基本一致，长度方向安装5米长风道和车内出风口，将模型车进行封闭，安装风机、风道及出风口后进行车内微风速实验。风道及风口安装时按照现车断面进行，风道与出风口之间进行密封。空调机组将气流送入送风道，送风道下部连接静压箱，再由静压箱下部的条缝型送风口将气流送入客室。两侧的静压箱下部条缝型送风口数目各25个。具体搭建示意图如下图所示。

模型车及风道搭建示意图

模型车搭建图片

2.2 出风格栅形式

样品1断面

样品2断面

样品3断面

样品4断面

2.3 测试设备

1）风速测量系统：由热式风速仪传感器探头、多通道气流分析仪、计算机等组成，该系统主要用于多点远程风速的测量。当测量风速在0.05m/s～2m/s 范围内时，其测试误差不大于±10%；当测量风速在2m/s～30m/s 范围内时，其测试误差不大于±5%。利用电缆将仪器与计算机的串行接口相连，与计算机实现通讯，将数据传输到计算机，利用相关的软件来进行数据处理，可以实现定时或长时间的数据采集。

风速测量系统 热式风速仪传感器探头

2）TSI风压风速计：手持便携式的测量仪器，可用于风速，压力及流量的测试。压力测试范围-1245-3735Pa，精确度±1Pa，解析度0.1Pa。风速范围0.01～78.74m/s，精确度在10m/s时为1.5%的读值。

2.4 测试方法

根据TB/T 2433规定，在车内即在各个垂直于出风口中间的测量截面内，测点距车内地板面的高度分别为 0.1m，0.5m，1.2m和1.7m。在测量风筒的风速测量截面上，均匀分布的风速测点不得少于 12 点。全部测点测量值的平均值为平均风速。平均风速测量必须连续测量3次，取3次平均风速的平均值为该截面风速，本次实验为了提高数据的准确性，取5次平均风速的平均值作为该截面的风速。

所有微风速测点上的微风速按顺序测量5次，其客室内气流速度>0.07m/s，并且在规定的客室气流测试点风速≤0.9m/s。

2.5 测点布置

为比较全面的测试不同风口形式的气流组织差异，判断吹头感的强弱，并根据铁道客车空气调节试验方法（TB/T 2433）及现场实验的要求，本实验在距模型车后端Z=0.75m，Z=1.75m，Z=2.75m，Z=3.75m，Z=4.75m，设置了5个测试断面，每个断面共设置了28个点位，本实验采用的是多点风速仪，设置为每断面3秒记录一次数据，十次数据后取平均值整合为一组，每断面记录5组。对于样件一、二、三、四的断面选取具体如下图所示：

测试断面布置示意图

在按照铁道客车空气调节试验方法（TB/T 2433）的情况下，本次测试在每个断面上选了28个测点，分别对应人体坐立时的头、肩、腰、膝、脚踝，人体站立时的头、肩、腰、膝、脚踝。这样5个断面上的140个测点位于与YOZ面平行的6个平面内，即X=0.15m、X=0.5m、X=0.9m、X=1.2m、X=1.7m和X=1.9m的平面上，测点在XOY断面上的布置见下图：

断面处垂直方向测点布置示意图

3 试验结果及分析

3.1 试验结果

由于5个测试断面测出的风速及趋势差异不大，因此选取断面3的28个测点对4种样件的风速及均匀性进行对比分析。

3.2 结果分析

通过折线图直观表现计算分析可知，4种样件的平均风速均符合标准规定。

样件1、2的大部分测点风速较均匀，最大风速位于出风口正下方两个点位（4点和25点），此处易引起送风吹头现象，降低舒适性。

样件3、4的风速及均匀性明显好于样件1、2。样件3的出风口下部有微弱吹风感，样件4出风口下部无吹风感，且总体均匀性最好。因此，样件的出风形式对送风均匀性影响最大，需避免出风格栅直接向下送风引起吹头现象。

4 结束语

本文对地铁车厢空调送风格栅形式进行了试验测试，并对几种出风格栅形式进行了对比分析，确定了出风格栅的最佳形式，但该形式的送风格栅尚未在地铁车辆批量使用，需现车进一步检验其均匀性效果。

参考文献

[1]马银红.地铁空调送风风道出风性能数值模拟与优化，2009.

[2]刘洋，易柯，李颖明.地铁车辆风道系统出风均匀性设计[J].电力机车与城轨车辆，2011（34）：48-50.

作者简介：张惠中（1981-），男，硕士研究生，工程师，主要从事轨道交通车辆空调通风系统设计工作。

摘 要：介绍了地铁车辆空调风道系统布置，对几种地铁车辆空调系统车内出风格栅形式进行了试验测试，并对几种出风格栅形式进行对比分析，确定了出风格栅的最佳形式，使车内气流组织均匀，为地铁车辆提高乘坐的舒适性提供了参考。

关键词：地铁；空调；出风格栅

前言

随着地铁交通在各大城市的逐渐普及，地铁车厢内的舒适性研究也备受关注，而地铁空调送风风道的出风均匀性则是影响地铁车厢内部温度场及流场的重要因素之一[1]。本文就某既有地铁车型的空调送风风道的车内出风格栅形式进行了试验测试，并对几种出风格栅形式进行了对比分析，确定了出风格栅的最佳形式，使车内气流组织均匀，避免送风吹头现象，提高乘客乘坐的舒适性。

1 地铁车辆空调风道系统介绍

地铁车辆送风道一般安装于客室顶板之上，沿车体长度方向布置。风道内部一般分为主送风道和静压箱风道。经空调机组处理过的空气先进入主送风道，然后进入静压箱风道，再经风道下方的出风格栅送入客室，达到均匀送风的效果[2]。

2 出风均匀性试验测试

搭建模型车并安装风道， 出风口分布在车内顶板两侧，在车上安装各种形式的出风格栅，通过测试出风口风速、车内微风速及均匀性等，确定出风格栅的最佳形式。

2.1 模型车搭建

模型车（由于场地有限，模型车长度仅5米多）断面做到与实车基本一致，长度方向安装5米长风道和车内出风口，将模型车进行封闭，安装风机、风道及出风口后进行车内微风速实验。风道及风口安装时按照现车断面进行，风道与出风口之间进行密封。空调机组将气流送入送风道，送风道下部连接静压箱，再由静压箱下部的条缝型送风口将气流送入客室。两侧的静压箱下部条缝型送风口数目各25个。具体搭建示意图如下图所示。

模型车及风道搭建示意图

模型车搭建图片

2.2 出风格栅形式

样品1断面

样品2断面

样品3断面

样品4断面

2.3 测试设备

1）风速测量系统：由热式风速仪传感器探头、多通道气流分析仪、计算机等组成，该系统主要用于多点远程风速的测量。当测量风速在0.05m/s～2m/s 范围内时，其测试误差不大于±10%；当测量风速在2m/s～30m/s 范围内时，其测试误差不大于±5%。利用电缆将仪器与计算机的串行接口相连，与计算机实现通讯，将数据传输到计算机，利用相关的软件来进行数据处理，可以实现定时或长时间的数据采集。

风速测量系统 热式风速仪传感器探头

2）TSI风压风速计：手持便携式的测量仪器，可用于风速，压力及流量的测试。压力测试范围-1245-3735Pa，精确度±1Pa，解析度0.1Pa。风速范围0.01～78.74m/s，精确度在10m/s时为1.5%的读值。

2.4 测试方法

根据TB/T 2433规定，在车内即在各个垂直于出风口中间的测量截面内，测点距车内地板面的高度分别为 0.1m，0.5m，1.2m和1.7m。在测量风筒的风速测量截面上，均匀分布的风速测点不得少于 12 点。全部测点测量值的平均值为平均风速。平均风速测量必须连续测量3次，取3次平均风速的平均值为该截面风速，本次实验为了提高数据的准确性，取5次平均风速的平均值作为该截面的风速。

所有微风速测点上的微风速按顺序测量5次，其客室内气流速度>0.07m/s，并且在规定的客室气流测试点风速≤0.9m/s。

2.5 测点布置

为比较全面的测试不同风口形式的气流组织差异，判断吹头感的强弱，并根据铁道客车空气调节试验方法（TB/T 2433）及现场实验的要求，本实验在距模型车后端Z=0.75m，Z=1.75m，Z=2.75m，Z=3.75m，Z=4.75m，设置了5个测试断面，每个断面共设置了28个点位，本实验采用的是多点风速仪，设置为每断面3秒记录一次数据，十次数据后取平均值整合为一组，每断面记录5组。对于样件一、二、三、四的断面选取具体如下图所示：

测试断面布置示意图

在按照铁道客车空气调节试验方法（TB/T 2433）的情况下，本次测试在每个断面上选了28个测点，分别对应人体坐立时的头、肩、腰、膝、脚踝，人体站立时的头、肩、腰、膝、脚踝。这样5个断面上的140个测点位于与YOZ面平行的6个平面内，即X=0.15m、X=0.5m、X=0.9m、X=1.2m、X=1.7m和X=1.9m的平面上，测点在XOY断面上的布置见下图：

断面处垂直方向测点布置示意图

3 试验结果及分析

3.1 试验结果

由于5个测试断面测出的风速及趋势差异不大，因此选取断面3的28个测点对4种样件的风速及均匀性进行对比分析。

3.2 结果分析

通过折线图直观表现计算分析可知，4种样件的平均风速均符合标准规定。

样件1、2的大部分测点风速较均匀，最大风速位于出风口正下方两个点位（4点和25点），此处易引起送风吹头现象，降低舒适性。

样件3、4的风速及均匀性明显好于样件1、2。样件3的出风口下部有微弱吹风感，样件4出风口下部无吹风感，且总体均匀性最好。因此，样件的出风形式对送风均匀性影响最大，需避免出风格栅直接向下送风引起吹头现象。

4 结束语

本文对地铁车厢空调送风格栅形式进行了试验测试，并对几种出风格栅形式进行了对比分析，确定了出风格栅的最佳形式，但该形式的送风格栅尚未在地铁车辆批量使用，需现车进一步检验其均匀性效果。

参考文献

[1]马银红.地铁空调送风风道出风性能数值模拟与优化，2009.

[2]刘洋，易柯，李颖明.地铁车辆风道系统出风均匀性设计[J].电力机车与城轨车辆，2011（34）：48-50.

作者简介：张惠中（1981-），男，硕士研究生，工程师，主要从事轨道交通车辆空调通风系统设计工作。