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        淺析動車組空調(diào)系統(tǒng)的機構(gòu)和工作機理

        2019-08-22 09:53:40石磊
        卷宗 2019年20期

        石磊

        摘 要:本文介紹空調(diào)系統(tǒng)對于動車組重要作用及意義。動車組空調(diào)系統(tǒng)主要由客室和司機室空調(diào)機組,風(fēng)道系統(tǒng),廢排裝置,壓力保護系統(tǒng),加熱器系統(tǒng)及空調(diào)控制器組成。并介紹了動車組空調(diào)系統(tǒng)可實現(xiàn)空調(diào)標(biāo)準(zhǔn)模式,空調(diào)關(guān)閉,空調(diào)緊急關(guān)閉,緊急通風(fēng),洗車模式等幾種工作模式。

        關(guān)鍵詞:動車組;空調(diào)系統(tǒng);空調(diào)控制系統(tǒng)

        隨著我國高速動車組技術(shù)的飛速發(fā)展,2017年,我國自主研發(fā)的復(fù)興號動車組陸續(xù)投入運營。在京滬鐵路上,旅客能體驗到350Km/h的高速動車組。復(fù)興號動車組的設(shè)備設(shè)施為旅客帶來了更舒適的乘坐環(huán)境。京滬高速鐵路全長1318千米,途徑我國華北地區(qū)和華東地區(qū),由于我國南北方氣候差異較大,因此保持車內(nèi)環(huán)境的舒適性成為動車組技術(shù)的重點問題。為了保證旅客乘坐安全,確保動車組良好的運行秩序,就要開發(fā)高性能的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng),并且在運行過程中避免或減少動車組空調(diào)故障發(fā)生。

        1 動車組空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

        高度動車組空調(diào)系統(tǒng)的主要作用是調(diào)節(jié)車內(nèi)溫度,同時為動車組進行通風(fēng)換氣,改善車內(nèi)環(huán)境,提高旅客乘坐的舒適性??照{(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由以下幾部分組成:客室空調(diào)機組,司機室空調(diào)機組,風(fēng)道系統(tǒng),廢排裝置,壓力保護系統(tǒng),通過臺風(fēng)扇加熱器,空調(diào)控制器。每個司機室均配有單獨的空調(diào)系統(tǒng),此空調(diào)可獨立于客室空調(diào)單獨調(diào)節(jié)??照{(diào)系統(tǒng)組成可參照圖1。

        1)客室空調(diào)機組??褪铱照{(diào)機組緊固在空調(diào)框架上,并在車身側(cè)進行加壓密封和防水密封。冷卻回路冗余并密封,為盡量避免發(fā)生漏泄,管連接使用的是銅質(zhì)連接件。

        2)司機室空調(diào)機組。司機室空調(diào)機組采用車頂單元嵌入式安裝結(jié)構(gòu),在機組的四周貼有密封條,與空調(diào)安裝框壓縮密封,保證車體氣密性。司機室空調(diào)機組內(nèi)設(shè)壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、冷凝風(fēng)機、蒸發(fā)風(fēng)機、加熱器等常規(guī)部件外,還設(shè)有高壓風(fēng)機,利用高壓風(fēng)機的高壓克服車外壓力波動對司機室內(nèi)壓力的影響,從而保證司機的舒適性。

        3)風(fēng)道系統(tǒng)。風(fēng)道系統(tǒng)將調(diào)節(jié)后的氣體輸送至客室、乘務(wù)員室和機械師室,并排出衛(wèi)生間區(qū)域、電器柜區(qū)域、通過臺等區(qū)域的廢氣。

        4)廢排裝置。每個車的底架下均配有排風(fēng)裝置。此裝置由排氣風(fēng)扇及裝在排氣口處的壓力保護閥組成。車內(nèi)廢氣經(jīng)由車內(nèi)廢排風(fēng)道輸送至車下廢排風(fēng)道,然后氣體收集在排風(fēng)裝置中排放至大氣中。

        5)壓力保護系統(tǒng)??照{(diào)系統(tǒng)采用主被動結(jié)合式壓力保護。客室區(qū)域采用被動式壓力保護,在車輛送、排風(fēng)口設(shè)置壓力保護閥門,根據(jù)壓力波信號反饋進行動作。司機室區(qū)域采用主動式壓力保護。

        6)通過臺風(fēng)扇加熱器。通過臺風(fēng)扇加熱器安裝在通過臺端墻板內(nèi)部,出風(fēng)口設(shè)置在端墻板下部或側(cè)部。通過臺風(fēng)扇加熱器能確保在室外溫度較低時對通過臺區(qū)域的溫度進行充分調(diào)節(jié)。

        7)空調(diào)控制器??照{(diào)控制器位于車端電器柜內(nèi),此系統(tǒng)主要由控制模塊、通信模塊、手動模式選擇開關(guān)、本控屏組成。

        2 動車組空調(diào)系統(tǒng)功能

        高度動車組空調(diào)系統(tǒng)的主要功能:空調(diào)裝置為動車組提供風(fēng)源,空調(diào)裝置通過空調(diào)控制模塊可改變操作狀態(tài)從而調(diào)節(jié)車內(nèi)環(huán)境。動車組的空調(diào)系統(tǒng)可實現(xiàn)如下功能:

        1)外部新風(fēng)供給和廢氣排出。

        2)客室和司機室的加熱和制冷。

        3)空氣的輸送和分配。

        4)混合氣體過濾。

        5)新鮮空氣和廢排空氣的壓力調(diào)節(jié)。

        6)緊急通風(fēng)以及調(diào)節(jié)和控制。

        3 動車組空調(diào)系統(tǒng)工作模式

        空調(diào)控制系統(tǒng)可通過控制模塊實現(xiàn)幾種工作模式,分別是空調(diào)標(biāo)準(zhǔn)模式,空調(diào)關(guān)閉,空調(diào)緊急關(guān)閉,緊急通風(fēng),洗車模式,隧道運行。

        1)空調(diào)工作(標(biāo)準(zhǔn)模式)??諝庹{(diào)節(jié)控制系統(tǒng)可自動將每輛車的室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)至控制設(shè)定點溫度。室外溫度較高時,控制設(shè)定點值將自動升高(UIC 控制設(shè)定點升高)。通過司機人機界面或列車乘務(wù)員人機界面可逐車將控制設(shè)定點溫度調(diào)低或升高±2K。

        2)空調(diào)關(guān)閉。整個通風(fēng)、加熱和空調(diào)系統(tǒng)電源切斷。動車組的室內(nèi)溫度根據(jù)外部環(huán)境條件升高或降低。當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)收到關(guān)閉信號后:保持空調(diào)通風(fēng)30s,新風(fēng)與廢排風(fēng)門關(guān)閉,控制器保持供電,HVAC制冷、制熱停止運行。

        3)空調(diào)緊急關(guān)閉。整個通風(fēng),加熱和空調(diào)系統(tǒng)電源切斷。動車組的室內(nèi)溫度根據(jù)外部環(huán)境條件升高或降低。當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)收到關(guān)閉新號后:所有風(fēng)機、壓縮機、電加熱接觸器斷開??照{(diào)緊急關(guān)閉模式僅在緊急情況下才啟動,例如為防止火災(zāi)發(fā)生后的煙霧擴散。

        4)空調(diào)系統(tǒng)在隧道中的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。當(dāng)激活列車壓力波控制系統(tǒng)通告即將到來的隧道時,空調(diào)系統(tǒng)將在純回風(fēng)模式下運行直到通過隧道。壓力保護閥處于關(guān)閉狀態(tài),壓力波新號消失后,根據(jù)空調(diào)控制器控制邏輯打開各車壓力波保護閥。

        5)洗車模式。當(dāng)列車發(fā)出洗車模式信號時,空調(diào)系統(tǒng)將切斷所有電加熱器等部件件并進入通風(fēng)模式。所有壓力保護閥處于關(guān)閉狀態(tài),這樣可防止清洗時有水進入到車廂內(nèi)部,所有風(fēng)門到位后,空調(diào)控制器發(fā)送允許洗車信號給列車網(wǎng)絡(luò),并在司機人機界面發(fā)布。

        4 空調(diào)控制系統(tǒng)的基本操作

        空調(diào)系統(tǒng)可在以下幾個位置進行操作:司機室HMI屏、機械師室HMI屏、空調(diào)控制器手動選擇開關(guān)、空調(diào)控制器本控屏。正常情況下,空調(diào)系統(tǒng)是通過司機室HMI屏、機械師室HMI屏進行操作的,此時空調(diào)為集控模式,在空調(diào)控制器本控屏操作后則轉(zhuǎn)入本控模式,集控模式和本控模式除可選擇空調(diào)工作模式外,還可在±2K范圍內(nèi)調(diào)節(jié)各車的溫度控制設(shè)定點。當(dāng)空調(diào)控制器發(fā)生故障或網(wǎng)絡(luò)通訊故障時可操作手動模式選擇開關(guān)。

        在選擇顯示屏“空調(diào)設(shè)置”后,可接通或切斷單車空調(diào)系統(tǒng)及改變設(shè)定點溫度。通常情況下,空調(diào)系統(tǒng)以車為單位,另外還選擇全車廂進行操作??照{(diào)運轉(zhuǎn)模式選擇包括:緊急通風(fēng)、通風(fēng)、緊急關(guān)、自動、停機。溫度調(diào)整選擇按鈕可在±2K范圍內(nèi)設(shè)置單車或整列車的溫度設(shè)定點。

        每個車輛空調(diào)控制器內(nèi)均配有手動模式選擇開關(guān)和本控屏。當(dāng)控制器發(fā)生故障或網(wǎng)絡(luò)通訊故障時可手動旋轉(zhuǎn)手動模式選擇開關(guān)至相應(yīng)工況,滿足車內(nèi)溫度要求。注意:手動全冷20分鐘后,需轉(zhuǎn)入通風(fēng)模式5分鐘,以防蒸發(fā)器結(jié)冰。

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