楊 超 肖淑梅 何石磊

（中國北車集團唐山軌道客車有限責任公司產(chǎn)品研發(fā)中心，河北 唐山 063035）

1 概述

CRH3型動車組是在中國鐵路裝備“技術(shù)引進、聯(lián)合設計和生產(chǎn)”的形勢下，由德國西門子和中國北車集團唐山軌道客車有限責任公司聯(lián)合設計和生產(chǎn)的。CRH3型動車組空調(diào)系統(tǒng)是按照國際鐵路聯(lián)盟標準UIC553和UIC 651的要求和中國鐵路的特殊運用要求進行設計的。CRH3型動車組空調(diào)系統(tǒng)設置目的是為動車組獲得適宜的溫度、微風速、車內(nèi)壓力波動、含氧量、潔凈度等環(huán)境因素，以滿足動車組上乘客、司機和乘務人員的正常生理需求，同時為車內(nèi)工作的電氣設備提供適宜的工作環(huán)境。

空調(diào)控制系統(tǒng)作為空調(diào)系統(tǒng)的核心部分，在對車內(nèi)溫度、風量、壓力等因素調(diào)節(jié)時起到至關(guān)重要的作用。

2 空調(diào)控制系統(tǒng)簡介

CRH3型動車組空調(diào)控制系統(tǒng)主要由以下幾部分組成:

圖1 CRH3型動車組編組圖

圖2 空調(diào)控制系統(tǒng)拓撲圖

●空調(diào)控制器

●溫度傳感器、壓力傳感器

●看門狗模塊

●斷路器

2.1 空調(diào)控制器

CRH3型動車組為8輛編組，如圖1所示:

整列車可以分為兩個單元，前4個車為單元1，后4個車為單元2。每輛車安裝一臺空調(diào)機組，并且每臺空調(diào)機組配備一個空調(diào)控制器，其中，EC01車和EC08車的空調(diào)控制器為主控制器，其余各車的控制器為從控制器。

主控制器的作用為:1.通過MVB總線與CCU(動車組中央控制單元)和HMI（人機接口）進行通訊;2.向本單元的從控制器發(fā)送命令；3.控制本車的空調(diào)機組運行；4.通過WTB總線實現(xiàn)兩個主控制器之間的通訊。

從控制器的作用為:1.向主控制器反饋本車的空調(diào)機組狀態(tài);2.控制本車的空調(diào)機組運行;3.在主控制器發(fā)生故障時，自動轉(zhuǎn)換成主控制器 (只有相鄰的控制器可以轉(zhuǎn)換)。

CRH3型動車組空調(diào)控制系統(tǒng)拓撲圖如圖2所示:

2.2 傳感器

圖3 空調(diào)啟動控制邏輯

圖4 改進后的控制邏輯

空調(diào)系統(tǒng)的傳感器主要有溫度傳感器和壓力傳感器兩種。溫度傳感器均勻布置在車廂各處，主要用于實時反饋車廂各處的溫度，便于控制器進行整車的溫度調(diào)節(jié)。壓力傳感器布置在EC01車和EC08車，主要用于過隧道時檢測動車內(nèi)外的壓差，以便于及時關(guān)閉風門，防止車內(nèi)產(chǎn)生較大的正壓或負壓，影響旅客的舒適度。

2.2.1 溫度傳感器

溫度傳感器采用NTC型熱敏電阻，其阻值與溫度的關(guān)系可由下述公式計算:

其中，RNTC=NTC電阻值，A=1.471388*10-3，B=2.376138*10-4，C=1.051058*10-7

2.2.2 壓力傳感器

壓力傳感器為電流反饋型傳感器，反饋值為4～20mA。

2.3 看門狗模塊

看門狗模塊用于監(jiān)視空調(diào)控制器的運行狀態(tài)?？刂破髡９ぷ鲿r，以3秒的間隔時間向看門狗輸出幅值為10V的電壓交變信號。如果看門狗沒有接收到該信號，則會判斷控制器故障。

2.4 斷路器

斷路器在空調(diào)控制系統(tǒng)中起保護作用，避免因短路等原因?qū)﹄娮悠骷斐蓳p壞。

3 空調(diào)啟動邏輯分析與改進

CRH3型動車組空調(diào)啟動的控制邏輯如圖3所示:

從圖3中可以看出，影響空調(diào)啟動的直接因素有三個:CCU允許命令、HMI開啟命令和空調(diào)控制器正常工作。只有當這三個條件都成立的前提下，空調(diào)才可以啟動。而在列車實際運營中，空調(diào)控制器有時工作不穩(wěn)定，這直接影響了空調(diào)系統(tǒng)的正常啟動，尤其是在夏天，空調(diào)停止工作將嚴重影響乘車的舒適度?；谝陨显?，我們對原有系統(tǒng)進行了改進，加入了應急手動控制功能。其邏輯控制如圖4所示:

表1

4 改進系統(tǒng)的功能測試

此次系統(tǒng)改進增加了一個5級檔位的選擇開關(guān)S，5級檔位分別設置為半冷、全冷、自動、半熱、全熱。調(diào)節(jié)開關(guān)S，并檢測空調(diào)各部件的運行狀態(tài)，具體如表1所示。

經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)試，手動控制的各選擇模式運行正常，測試結(jié)果也符合要求，可以在應急情況下替代空調(diào)控制器完成相應工作。

結(jié)語

CRH3型動車組主要在武廣線運營，夏季炎熱的氣候條件對動車組空調(diào)系統(tǒng)是一個嚴峻的考驗，為了給旅客提供一個舒適輕松的乘車環(huán)境，空調(diào)系統(tǒng)的不斷優(yōu)化是必要的。通過測試結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，增加的手動控制功能可以有效的替代空調(diào)自動控制系統(tǒng)來完成相應的工作，這將最大限度的緩解因空調(diào)控制器故障而帶來的負面影響，不僅提高了空調(diào)系統(tǒng)的可靠性和實用性，更重要的是為良好的乘車秩序奠定了堅實的基礎。

[1]UIC 553:2003-07-01 Heating，ventilation and air-conditioning in coaches

[2]UIC 651:2002-07-01 Layout of driver's cabs in locomotives，railcars，multiple unit trains and driving trailers

[3]愛平.空氣調(diào)節(jié)工程.北京:科學出版社，2002.