城市轨道交通车辆空调系统

许钰文

摘要：通过对城市轨道车辆空调系统进行介绍，提出一些可供其它车辆空调系统参考的设计方法。

关键词：城市轨道交通;空调系统

1.概述

近年来，随着我国城市轨道交通的快速发展，空调系统被广泛的应用在了城市轨道交通车辆上，空调系统的性能对于调节客室内的温度、湿度、洁净度，提高乘坐人员的舒适性具有重要意义。

2.空调系统组成

城市轨道交通车辆空调系统主要由空调机组、控制装置、风道、司机室通风单元、采暖装置、紧急逆变器等部分组成。

2.1空调机组

每辆车车顶约1/4和3/4处安装两台空调机组，机组框架采用不銹钢制成，蒸发腔内有通风机、过滤器、新风门、回风门、蒸发器、膨胀阀等，冷凝腔内有冷凝器、冷凝风机及电气附件等。空调机组通过八个安装座安装固定在车体上，送、回风口通过软风道与车体相连。空调机组根据送风形式的不同可分为下送下回、端送端回及端送下回等，主要组成部件技术参数如下。

2.1.1压缩机

空调机组采用两台全封闭卧式涡旋压缩机，通过橡胶减振器安装在机组框架上。

低压制冷剂经过低压吸气管返回压缩机，经压缩称为高温、高压的过热蒸气，通过排气管进入冷凝器。

2.1.2冷凝系统

冷凝器借助冷凝风机，从机组上方吸入室外空气，并与冷凝器管内的制冷剂进行强制热交换，然后向机组两侧排出热风，从而完成热量的排出，高温蒸气被冷凝为液体。

2.1.3蒸发系统

车内回风与车外新风在蒸发腔内混合后，通过蒸发器冷却，并由送风口吹出，向车内输送冷风，使车内温度逐渐降低，车内温度调节范围在19-28℃。

2.1.4新风门、回风门

新风门设有阻力小、防雨水、灰尘的新风格栅，所有车外新风均经过新风滤网过滤。新风量可根据载客量调节，在满足标准规定的人均新风量的同时，达到节能的目的。

回风门设在机组回风口处，车内一部分空气通过机组回风门回到机组内，与新风在蒸发器前混合，再经冷却除湿处理后由送风机送入室内。

回风口和新风口处均设温度传感器，测量回风温度及新风温度，并将测得的数据发送给空调控制装置进行比较计算，自动控制机组运行在不同的制冷模式下。

2.2司机室通风单元

司机室通风单元安装在司机室天花板上方，通过安装座固定在车体安装支架上。司机室通风单元通过专门的司机室支风管从客室主风道内引入经客室处理后的空气，经可调节的风口送入司机室内。

2.3风道

2.3.1送风道布置

送风道采用铝合金材质，沿车辆长度方向布置在车顶中顶板上方。风道外表面粘贴保温材料，以最大限度的防止冷量的散失。

2.3.2回风道布置

回风道位于车辆中顶板上方，将车内的一部分空气经空调机组回风口回到机组内部，经处理后循环使用。

2.3.3排风道布置

排风方式分为主动排风和被动排风两种，主动排风利用废排风机将车辆废气排出车外，被动废排则是利用车内正压将车辆废气排出车外。

2.4采暖装置

为满足冬季车内的舒适性要求，空调系统设有采暖装置，在空调机组内设有电加热，同时在客室内座椅下设电加热器。

空调机组内电加热器的作用是将新风进行预热，座椅下电加热对其进行补偿，每组座椅下设一组或两组电加热器，由空调机组控制装置集中控制，自动运行在半暖、全暖等模式下。

2.5控制装置

空调控制单元以微机控制单元为核心，配合外部断路器、接触器、继电器、传感器等元件，完成空调机组的温度控制、常规控制、高、低压保护和故障诊断等功能。控制单元可完全互换，包括软件和硬件。

空调控制单元安装在客室空调柜内，控制系统的所有元器件均集成在一块空调控制板上。设有一个控制单元，控制每台车两台空调机组。

空调控制单元具有对空调系统主要部件（至少包括压缩机、通风机及冷凝风机）工作时间的统计功能，并能自动均匀其运行时数。

每节车的空调控制器通过MVB接口与车辆MVB总线相连，与车辆控制器进行通信。

3.空调工作模式

根据具体情况，空调系统具有以下功能模式：预冷模式、制冷模式、正常通风、减载模式、紧急通风模式。

3.1预冷模式

在预冷模式下，新风调节门关闭，空调系统全回风运行，以使车厢内温度在空载条件下迅速冷却，直至车厢内温度达到设定值或预冷运行15分钟后自动切换到正常制冷状态。

3.2制冷模式

在此模式下，空调系统根据车厢内制冷负荷的大小，自动运行在制冷模式下，不需要人为干预。

当车内制冷负荷极小时，如果空调控制系统检测到车内无制冷需求时，空调系统自动运行在通风模式，此时空调压缩机停机，冷凝风机停止运行，仅通风机工作。

全冷：当列车制冷负荷接近设计制冷量时，空调系统自动运行在100%全冷模式，此时两个压缩机全载运行，冷凝风机、通风机正常工作。

3.3通风模式

当下列任何一个条件满足时，空调系统进入通风模式。

● 空调单元运行，网络故障，空调控制器检测到AC380电源。

● 空调系统不需要制冷。

● 空调系统接收到列车发来的通风指令。

空调系统进入通风模式，通风机自动启动。

3.4减载模式

当有一台辅逆变故障时，列车控制系统通过网络把减载命令发送给整列车的空调控制器。空调控制器收到减载命令后，每台空调机组切除一个压缩机，损失50%制冷。

当二台辅助逆变器发生故障时，列车控制系统通过网络把紧急通风命令发送给全列车的空调控制器，切除整列车的空调压缩机和冷凝风机，列车损失制冷能力，仍能保持紧急通风。

3.5紧急通风

当三相380V-50Hz交流电源供电发生故障时，紧急通风系统将自动启动，向客室提供3200m³/h的新风，以保证乘客的安全。此时由蓄电池提供电源，经紧急逆变器逆变成三相交流电源为空调机组内的通风机供电。此时回风门全关，新风门全开。应急通风至少能保持45分钟。当380V交流电源恢复正常后，空调系统将自动恢复正常运行状态。

4.结语

我国轨道交通发展迅速，空调系统也在不断创新升级，尤其是空调系统的控制方式，需要我们不断的学习先进的技术和理念，不断提高乘客乘坐的舒适性，为人们提供一个更优质的乘车环境。

参考文献：

[1]刘晶.城市轨道交通车辆研究[J].山东工业技术，2018（03）：239.

[2]翟士述，麻冰玲.客车空调装置[M].中国铁道出版社，2021.

[3]韩晓明.轨道交通车辆空调系统的原理及发展方向[J].装备机械， 2015 （01）：57-62.