浅析动车组空调系统构成及故障处置

刘金成

摘 要：本文介绍空调系统对于动车组重要作用及意义。动车组空调系统主要由客室和司机室空调机组，风道系统，废排装置，压力保护系统，加热器系统及空调控制器组成。并介紹了动车组空调系统可实现空调标准模式，空调关闭，空调紧急关闭，紧急通风，洗车模式等几种工作模式。

关键词：动车组;空调系统;空调系统故障

随着我国高速动车组技术的快速发展，自2017年以来，高度国产化的复兴号动车组不断投入运营。在高速客运专线上，旅客能体验到350Km/h的高速动车组。同时，复兴号动车组的上部服务设备设施为旅客带来了更舒适的乘坐环境。京广、京沪高速铁路客运专线均超过1000公里，贯穿我国大江南北。由于我国南北方气候差异较大，因此保持车内环境的舒适性成为动车组技术的重点问题。为了保证旅客乘坐安全，确保动车组良好的运行秩序，就要开发高性能的空调通风系统，并且在运行过程中避免或减少动车组空调故障发生。

1 动车组空调系统结构

高速动车组空调系统的主要作用是调节车内温度，同时为动车组进行通风换气，改善车内环境，提高旅客乘坐的舒适性。空调系统结构主要由以下几部分组成：客室空调单元，司机室空调机组及供风道，主风道，废排单元及管道，压力波保护系统，风扇加热器，空调控制面板，混合箱。每个司机室均配有单独的空调系统，此空调可独立于客室空调单独调节。

1.1 客室空调机组

空调系统主要由压缩机，冷凝器，冷凝风机，蒸发器，蒸发风机，电加热器，膨胀阀，旁通电磁阀等部件组成。制冷时，空调系统根据车内热负荷的变化，提供四级制冷调节。制热时，空调系统可以调节空调机组内二组电加热，以及风道内电加热，风扇加热器等部件，实现多组调节和控制。

1.2 司机室空调机组

司机室空调机组采用车顶单元嵌入式安装结构，在机组的四周贴有密封条，与空调安装框压缩密封，保证车体气密性。司机室空调机组内设压缩机、冷凝器、蒸发器、冷凝风机、蒸发风机、加热器等常规部件外，还设有高压风机，利用高压风机的高压头克服车外压力波动对司机室内压力的影响，从而保证司机的舒适性。

1.3 风道

风道系统将调节后的气体输送至客室、乘务员室和机械师室，并排出卫生间区域、电器柜区域、通过台等区域的废气。

1.4 废排单元及管道

废排装置内设有一台废排风机。正常运转时，废排风机与客室的送风风机同起同停，并通过微调废排风门保证车厢内正压。紧急通风时，只有废排风机开启，实现车内风路循环。

1.5 压力波保护系统

废排装置是将车内废气排出车外，与外界相通，在高速情况下车外压力波动会通过废排装置影响车内压力，因此在废排装置中集成了一套压力波保护装置。当外界压力波动变化很大时，压力波保护装置动作，关闭压力波风门，阻断风路。使车内形成近似密闭环境，抵抗压力波动。当外界气压波动缓和后，风门打开，进行正常通风废排。

1.6 风扇加热器

通过台风扇加热器安装在通过台端墙板内部，出风口设置在端墙板下部或侧部。通过台风扇加热器能确保在室外温度较低时对通过台区域的温度进行充分调节。

1.7 空调控制系统

空调控制器位于车端电器柜内，此系统主要由控制模块、通信模块、手动模式选择开关、本控屏组成。

2 动车组空调系统工作模式

空调控制系统可通过控制模块实现几种工作模式，分别是空调标准模式，空调关闭，空调紧急关闭，紧急通风，洗车模式，隧道运行。

2.1 空调工作（标准模式）

空气调节控制系统可自动将每辆车的室内温度调节至控制设定点温度。室外温度较高时，控制设定点值将自动升高（UIC控制设定点升高）。通过司机人机界面或列车乘务员人机界面可逐车将控制设定点温度调低或升高±2K。

2.2 空调关闭

空调系统通过司机的HMI或列车员的HMI转换成“关闭空调”模式。通过HMI，可以关闭一辆车或所有车的空调系统。空调关闭状态可以启动冻结保护和过热保护。当处于“关闭空调”模式下，为了保存能量，外部的新风阀门和排风阀门将被关闭。如果只有DC110V电源，那么通风模式将会打开，来替换空调的冻结保护和过热保护。

2.3 空调紧急关闭

在此模式中整个空调系统停止，接触器的110VDC电源被切断，所有压力波风门关闭。此时，所有风门执行器不管在什么位置会立即停止。动车组室内的温度根据外部环境条件升高或降低。同“空调关闭”模式相反，此模式下无空调防冻和过热保护。因而，“空调紧急关”模式仅在紧急情况下才启动，例如为防止火灾发生后的烟雾扩散。

2.4 预冷与预热模式

空调系统在车辆运行前（运行时间需预设）执行预热或预冷程序，预冷或预热的时间将根据新风温度进行计算。空调系统执行预冷或预热时，新风压力波风门与废排压力波风门将关闭。在预热模式下，客室内温度上升到T-2℃;在预冷模式下，客室内温度下降到T+2℃;超出预热或预冷时间，空调系统脱离预热或预冷模式。

2.5 洗车模式

洗车模式是通过司机的MMI进行控制。当洗车模式运行时，空调控制器就会在5秒内关闭客室的制热、制冷、通风部件和压力波风门。如此可防止清洗时水或清洁剂由空调换气口进入车厢。当压力波风门未完全关闭时，在司机室的MMI上会显示相应的诊断信息：“不允许进行清洗运行”。

2.6 紧急通风模式

当切断380VAC辅助电源后，则通过电池启动“紧急通风”模式。此时，空调系统仅通过废排风机达到通风功能。废排风机运转时降频降压，故通风量降低。此外，所有的风机、加热器和压缩机将停止运转。

3 空调控制系统的基本操作

空调系统可在以下几个位置进行操作：司机室HMI屏、机械师室HMI屏、空调控制器手动选择开关、空调控制器本控屏。正常情况下，空调系统是通过司机室HMI屏、机械师室HMI屏进行操作的，此时空调为集控模式，在空调控制器本控屏操作后则转入本控模式，集控模式和本控模式除可选择空调工作模式外，还可在±2K范围内调节各车的温度控制设定点。当空调控制器发生故障或网络通讯故障时可操作手动模式选择开关。

在选择显示屏“空调设置”后，可接通或切断单车空调系统及改变设定点温度。通常情况下，空调系统以车为单位，另外还选择全车厢进行操作。空调运转模式选择包括：紧急通风、通风、紧急关、自动、停机。温度调整选择按钮可在±2 K范围内设置单车或整列车的温度设定点。每个车辆空调控制器内均配有手动模式选择开关和本控屏。当控制器发生故障或网络通讯故障时可手动旋转手动模式选择开关至相应工况，满足车内温度要求。注意：手动全冷20分钟后，需转入通风模式5分钟，以防蒸发器结冰。

4 空调故障分析

通过分析远程数据，2019年北京动车段共发生3241条故障，其中空调系统故障604件，占比18.6%。根据运管科统计，我段共发生2019年全年行车设备故障1170件，其中空调系统故障共70件，占比5.98%。典型故障：2019年8月5日，5666动车组报02车2位端客室温度高（点温29.8℃）。空调复位后02车2位端客室温度下降至28℃。检查时发现故障原因为2车14-16排座位空调风道被受电弓防寒材料堵住。