頓小紅

（武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430205）

我國(guó)“鐵路高速動(dòng)車(chē)組”是指運(yùn)營(yíng)時(shí)速在200 km及以上、動(dòng)力分散型的電動(dòng)車(chē)組，具有安全、高速、高效、便捷、環(huán)保等顯著特點(diǎn)，是鐵路客車(chē)裝備的重要組成部分。

我國(guó)高速動(dòng)車(chē)組共有 CRH1、CRH2、CRH3、CRH5型 4個(gè)技術(shù)序列，它們分別是BSP公司、四方機(jī)車(chē)車(chē)輛股份有限公司、長(zhǎng)春軌道車(chē)輛股份有限公司、唐山軌道客車(chē)有限責(zé)任公司通過(guò)引進(jìn)加拿大龐巴迪Regina原型車(chē)技術(shù)、日本川崎重工E2-1000原型車(chē)技術(shù)、德國(guó)西門(mén)子Velaro-E原型車(chē)技術(shù)、法國(guó)阿爾斯通SM3原型車(chē)技術(shù)而研制生產(chǎn)出來(lái)的。

動(dòng)車(chē)組是尖端技術(shù)的高度集成，涉及9大關(guān)鍵技術(shù)以及10項(xiàng)配套技術(shù)，動(dòng)車(chē)組空調(diào)系統(tǒng)作為主要配套技術(shù)之一，具有保證旅客舒適安全、保障車(chē)輛正常運(yùn)行的作用。本文將從以下6個(gè)方面對(duì)上述4種型式的動(dòng)車(chē)組空調(diào)系統(tǒng)，做全面的比較。

1 系統(tǒng)構(gòu)成

動(dòng)車(chē)組空調(diào)系統(tǒng)的主要作用，是在任何氣候和行駛條件下，通過(guò)強(qiáng)迫通風(fēng)、人工制冷和采暖等方法，調(diào)節(jié)車(chē)內(nèi)的溫度、濕度、氣流速度、車(chē)內(nèi)壓力等參數(shù)指標(biāo)，從而為旅客提供舒適的車(chē)內(nèi)環(huán)境。

動(dòng)車(chē)組空調(diào)系統(tǒng)，按功能來(lái)劃分，主要由通風(fēng)系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)、加濕系統(tǒng)及自動(dòng)控制系統(tǒng)5個(gè)大系統(tǒng)組成。通過(guò)各系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作來(lái)實(shí)現(xiàn)空氣調(diào)節(jié)的目的。

動(dòng)車(chē)組空調(diào)系統(tǒng)，從結(jié)構(gòu)安裝方式來(lái)分，主要有單元式和分體式兩種類(lèi)型。表1分別從動(dòng)車(chē)組客室、司機(jī)室空調(diào)類(lèi)型、空調(diào)系統(tǒng)主要設(shè)備及布局、總體數(shù)量等方面，對(duì)4種型式動(dòng)車(chē)組空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成特點(diǎn)進(jìn)行了比較。

表1 4種型式動(dòng)車(chē)組的空調(diào)系統(tǒng)整體構(gòu)成

2 主要技術(shù)參數(shù)

由于4種型式動(dòng)車(chē)組分別采用不同國(guó)家的原型車(chē)技術(shù)，其空調(diào)系統(tǒng)除了在結(jié)構(gòu)上有較大的區(qū)別外，空調(diào)主要技術(shù)參數(shù)也存在不同，表2以客室空調(diào)裝置為例，對(duì)4種車(chē)型的主要空調(diào)技術(shù)參數(shù)做了比較。

3 制冷系統(tǒng)

制冷系統(tǒng)是動(dòng)車(chē)組空調(diào)系統(tǒng)的重要組成部分。制冷方式一般采用蒸汽壓縮制冷，其制冷系統(tǒng)主要由壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器、軸流式冷凝風(fēng)機(jī)、離心式蒸發(fā)風(fēng)機(jī)、節(jié)流元件以及氣液分離器、干燥過(guò)濾器、分油器、壓力保護(hù)裝置等輔助設(shè)備，通過(guò)管路組成一個(gè)封閉的系統(tǒng)，在這個(gè)封閉系統(tǒng)中，制冷劑循環(huán)流動(dòng)，通過(guò)自身熱力狀態(tài)的循環(huán)變化實(shí)現(xiàn)制冷。

表2 4種型式動(dòng)車(chē)組的空調(diào)主要技術(shù)參數(shù)

制冷系統(tǒng)的作用，是在夏季對(duì)進(jìn)入車(chē)內(nèi)的空氣進(jìn)行降溫、減濕處理，使車(chē)內(nèi)空氣的溫度與相對(duì)濕度維持在設(shè)定的范圍內(nèi)。制冷系統(tǒng)的運(yùn)行性能與制冷壓縮機(jī)類(lèi)型、節(jié)流方式、制冷劑種類(lèi)、蒸發(fā)和冷凝溫度等有著直接的關(guān)系（見(jiàn)表3）。

表3 4種型式動(dòng)車(chē)組空調(diào)制冷系統(tǒng)比較

4 供熱系統(tǒng)

供熱系統(tǒng)的作用，是在冬季對(duì)進(jìn)入車(chē)內(nèi)的空氣進(jìn)行預(yù)熱，和對(duì)車(chē)內(nèi)的空氣進(jìn)行補(bǔ)償加熱，以保證冬季車(chē)內(nèi)空氣的溫度在規(guī)定的范圍內(nèi)。

空氣的預(yù)熱，是使空氣在空調(diào)裝置的空氣處理室內(nèi)流過(guò)空氣預(yù)熱器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)熱媒不同，空氣預(yù)熱器有溫水空氣預(yù)熱器和電熱空氣預(yù)熱器兩種。

空氣的補(bǔ)償加熱，由設(shè)在車(chē)內(nèi)兩側(cè)地板面上的加熱器來(lái)完成。根據(jù)熱媒不同，地面加熱器也有溫水加熱器和電熱加熱器兩種。

表4 4種型式動(dòng)車(chē)組空調(diào)供熱系統(tǒng)比較

一般而言，供熱系統(tǒng)通常由空氣預(yù)熱器和地面空氣加熱器組成。動(dòng)車(chē)組空調(diào)供熱系統(tǒng)都采用電熱方式。

5 通風(fēng)系統(tǒng)

動(dòng)車(chē)組通風(fēng)系統(tǒng)，是動(dòng)車(chē)組空調(diào)系統(tǒng)的重要組成部分，是一個(gè)不分季節(jié)長(zhǎng)期工作的部分，其作用是將經(jīng)過(guò)處理的空氣輸送和分配到動(dòng)車(chē)組車(chē)廂內(nèi)，并且形成合理的氣流組織，同時(shí)將室內(nèi)污濁的空氣排出室外，使室內(nèi)空氣參數(shù)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

通風(fēng)系統(tǒng)除了可以給乘客提供新鮮空氣外，另一項(xiàng)功能就是保證車(chē)廂內(nèi)具有適當(dāng)?shù)臍鈮?，即?dāng)車(chē)外氣壓發(fā)生明顯變化時(shí)，通風(fēng)系統(tǒng)會(huì)將車(chē)廂內(nèi)的氣壓維持在一個(gè)讓人們感到舒適的水平，這是由空氣壓力波動(dòng)控制裝置來(lái)執(zhí)行的（見(jiàn)表1）。

動(dòng)車(chē)組通風(fēng)系統(tǒng)一般由通風(fēng)機(jī)組、風(fēng)道、風(fēng)口、進(jìn)排風(fēng)裝置、空氣凈化設(shè)備和空氣壓力波動(dòng)控制裝置等組成。

動(dòng)車(chē)組空調(diào)系統(tǒng)都設(shè)有應(yīng)急通風(fēng)功能，在正常供電發(fā)生故障時(shí)，由緊急逆變器為通風(fēng)機(jī)供電，以確?？褪彝L(fēng)需要，此時(shí)，制冷系統(tǒng)是不工作的。

表5 4種型式動(dòng)車(chē)組空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)比較

6 控制系統(tǒng)

空調(diào)控制系統(tǒng)的作用，是控制空調(diào)系統(tǒng)各部分的電器設(shè)備，按給定的方案協(xié)調(diào)地工作，使車(chē)內(nèi)空氣參數(shù)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的要求，同時(shí)對(duì)各系統(tǒng)進(jìn)自動(dòng)保護(hù)和故障顯示。

動(dòng)車(chē)組空調(diào)控制系統(tǒng)，一般為自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括（溫度、壓力）傳感器、變送器、空調(diào)控制器、執(zhí)行器（電磁閥等）和控制對(duì)象（風(fēng)門(mén)、閥門(mén)、溫度、壓力等）5個(gè)部分。制冷運(yùn)行控制，一般實(shí)行變頻控制加壓縮機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)控制，空調(diào)運(yùn)行控制原則有：通風(fēng)與制冷及制暖正聯(lián)鎖；冷凝風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī)正聯(lián)鎖；制冷與制暖反聯(lián)鎖；控制通風(fēng)機(jī)低速與高速運(yùn)行的電路反聯(lián)鎖；壓縮機(jī)間隔順序起動(dòng)和壓縮機(jī)交替運(yùn)行等。

動(dòng)車(chē)組空調(diào)控制系統(tǒng)的常見(jiàn)保護(hù)功能有：主電路過(guò)、欠壓保護(hù)；壓縮機(jī)低溫、低壓、高壓、過(guò)流保護(hù)；電加熱器過(guò)熱保護(hù)；故障顯示等。

上述4種型式動(dòng)車(chē)組分別安裝了不同數(shù)量、不同制冷量的空調(diào)機(jī)組，其空調(diào)控制系統(tǒng)也不相同（見(jiàn)表6）。

表6 4種型式動(dòng)車(chē)組空調(diào)控制系統(tǒng)比較

7 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)我國(guó)4種型式動(dòng)車(chē)組空調(diào)系統(tǒng)的比較研究，可以得出以下結(jié)論：

（1）司機(jī)室與客室都采用了獨(dú)立的空調(diào)裝置，可以為動(dòng)車(chē)組工作人員及旅客提供舒適的車(chē)內(nèi)環(huán)境。

（2）從空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來(lái)看，CRH2型動(dòng)車(chē)組空調(diào)系統(tǒng)是最具特點(diǎn)的，它由安置在車(chē)底的兩臺(tái)緊湊型空調(diào)裝置和一臺(tái)連續(xù)換氣裝置組成，車(chē)底還設(shè)有整齊排列的風(fēng)道，由下向上送風(fēng)。其整體結(jié)構(gòu)對(duì)列車(chē)降低重心、高速運(yùn)行是有利的，但由于新風(fēng)口位于車(chē)底易引發(fā)過(guò)濾網(wǎng)臟堵等問(wèn)題，這在新造動(dòng)車(chē)組中已得到了改進(jìn)。

（3）從制冷系統(tǒng)來(lái)看，都采用了工作平穩(wěn)、震動(dòng)小、噪聲小、輸氣系數(shù)高的渦旋式制冷壓縮機(jī)，和具有流量調(diào)節(jié)功能的膨脹閥及環(huán)保型制冷劑。從制冷功率看，CRH1型動(dòng)車(chē)組具有較大的制冷量。

（4）從通風(fēng)系統(tǒng)來(lái)看，4種動(dòng)車(chē)組都采用混合型氣流組織。CRH3型動(dòng)車(chē)組通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)最為合理，制冷時(shí)頂部孔板送風(fēng)上側(cè)回風(fēng)，制熱時(shí)地板送風(fēng)頂部回風(fēng)，這種設(shè)計(jì)能充分提高能量的利用率，降低功率損耗。

（5）從供熱系統(tǒng)來(lái)看，CRH2型動(dòng)車(chē)組采用了兩臺(tái)內(nèi)置于空調(diào)裝置的電加熱器，供熱功率比較大，沒(méi)有設(shè)置車(chē)內(nèi)輔助加熱器。CRH5型動(dòng)車(chē)組主要使用于寒冷地區(qū)，其供熱系統(tǒng)在客室側(cè)墻底部縱向各設(shè)置了兩組加熱器、通過(guò)臺(tái)、衛(wèi)生間也設(shè)置了加熱器，使供熱狀態(tài)下的溫度場(chǎng)比較均勻，能較好滿(mǎn)足使用要求。

（6）動(dòng)車(chē)組空調(diào)控制系統(tǒng)都采用了微機(jī)與網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)各種工況下運(yùn)行模式的控制，能實(shí)現(xiàn)高速列車(chē)正常運(yùn)行的要求。

[1]劉志明.動(dòng)車(chē)組設(shè)備[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2010.

[2]鐵道部運(yùn)輸局.CRH系列動(dòng)車(chē)組實(shí)用技術(shù)教程[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2008.

[3]張曙光.CRH2型動(dòng)車(chē)組[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2008.

[4]張曙光.CRH1型動(dòng)車(chē)組[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2008.

[5]張曙光.CRH5型動(dòng)車(chē)組[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2008.