(武漢地鐵集團(tuán)運(yùn)營有限公司，湖北 武漢 430000)

0 引言

隨著城市發(fā)展，近幾年國內(nèi)許多大型城市相繼開通或在建地鐵。而地鐵空調(diào)屬于電動(dòng)客車的重要部分，為乘客提供舒適的溫度和新鮮的空氣。地鐵空調(diào)分為定頻和變頻，其中定頻空調(diào)在進(jìn)行制冷的過程中會(huì)對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)溫度達(dá)到溫度曲線規(guī)定的溫度時(shí)，空調(diào)會(huì)根據(jù)溫度選擇所需要的制冷工況進(jìn)行制冷，直到溫度達(dá)到規(guī)定的溫度。其中在進(jìn)行制冷工況切換的過程中，有些廠家的設(shè)備會(huì)每隔一定時(shí)間計(jì)算一次運(yùn)行模式，根據(jù)檢測(cè)到的客室溫度和壓縮機(jī)的運(yùn)行時(shí)間來決定下一個(gè)空調(diào)制冷的工況。國內(nèi)現(xiàn)有的定頻空調(diào)中，不同廠家對(duì)模式計(jì)算時(shí)間的設(shè)定是不一樣的。有些將模式計(jì)算時(shí)間設(shè)定為在不同的運(yùn)行工況下，計(jì)算的時(shí)間不同；有的則是將計(jì)算時(shí)間固定不變，統(tǒng)一設(shè)定為一個(gè)值，用來對(duì)工況進(jìn)行切換。同時(shí)為了提高乘客舒適度有些列車上會(huì)設(shè)置濕度開關(guān)，當(dāng)濕度達(dá)到設(shè)定值后開關(guān)動(dòng)作，制冷目標(biāo)溫度根據(jù)設(shè)定程序降低一定度數(shù)。

武漢夏季天氣濕度非常大，濕度常年在85%以上，且夏季溫度也很高。武漢地鐵8號(hào)線三期在前期運(yùn)營過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)列車在自動(dòng)冷模式時(shí)，會(huì)偶發(fā)出現(xiàn)客室溫度偏離目標(biāo)溫度過大，造成客室溫度過低的情況，針對(duì)此情況本文對(duì)其進(jìn)行了一系列的分析，通過分析采取措施，使得此情況得到了解決。

1 濕度開關(guān)和模式計(jì)算時(shí)間對(duì)制冷效果的影響

地鐵列車空調(diào)在運(yùn)行過程中，客室內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)是一個(gè)復(fù)雜的過程。在不同站點(diǎn)乘客數(shù)量和開關(guān)門的時(shí)間不一樣，那么客室內(nèi)的溫度也會(huì)隨之有所變化。因此在運(yùn)行過程中會(huì)自動(dòng)根據(jù)客室內(nèi)的溫度進(jìn)行一系列的調(diào)節(jié)。而網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)的過程中會(huì)有一個(gè)調(diào)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)曲線。通過采集室外和室內(nèi)的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)節(jié)，確保溫度能夠維持在一個(gè)穩(wěn)定的區(qū)間。圖為地鐵列車進(jìn)行自動(dòng)冷過程中運(yùn)行模式選擇的制冷工況曲線，左側(cè)線為啟動(dòng)時(shí)工況，右側(cè)為制冷時(shí)工況。

圖1 溫度曲線

圖1為空調(diào)運(yùn)行在自動(dòng)冷工況時(shí)，空調(diào)控制系統(tǒng)根據(jù)室內(nèi)溫度與目標(biāo)溫度進(jìn)行對(duì)比，依據(jù)溫度曲線來調(diào)節(jié)空調(diào)機(jī)組運(yùn)行的制冷等級(jí)。目標(biāo)溫度在不同地鐵或不同線路上設(shè)置也不大一樣，目前通用的是利用UIC曲線進(jìn)行設(shè)定，參考室外溫度，利用公式進(jìn)行計(jì)算來得到目標(biāo)溫度。因此目標(biāo)溫度是一個(gè)動(dòng)態(tài)的。

目前我國地鐵建設(shè)迅速，地鐵列車運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜。有的列車全程運(yùn)行在隧道內(nèi)，有的全程高架，有的隧道和高架混合。對(duì)于前面兩種運(yùn)行環(huán)境而言，相對(duì)來說列車的溫度調(diào)節(jié)起來比較容易。而對(duì)于有隧道和高架混合的環(huán)境而言，高溫天氣時(shí)，列車從隧道到高架，或者從高架到隧道，此時(shí)溫度變化比較大，因此溫度調(diào)節(jié)比較復(fù)雜。對(duì)于運(yùn)行環(huán)境比較穩(wěn)定的地鐵車輛而言，地鐵空調(diào)運(yùn)行一段時(shí)間后，空調(diào)會(huì)長時(shí)間在通風(fēng)模式和35%制冷進(jìn)行來回切換。而對(duì)于運(yùn)行環(huán)境變化比較大的情況，此時(shí)隧道和高架的溫差會(huì)影響空調(diào)的目標(biāo)溫度，此時(shí)制冷工況會(huì)在高于35%的情況運(yùn)行。而且不同城市的濕度也會(huì)有很大影響，當(dāng)環(huán)境濕度達(dá)到濕度開關(guān)的動(dòng)作值時(shí)，此時(shí)會(huì)降低目標(biāo)溫度。

針對(duì)上述情況，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)存在模式計(jì)算時(shí)間和濕度開關(guān)的列車，假設(shè)當(dāng)時(shí)客室處于通風(fēng)到制冷的臨界狀態(tài)。

設(shè)T：室內(nèi)溫度

t1：壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)間

t2：模式計(jì)算時(shí)間

Tic1：變化前得目標(biāo)溫度

Tic2：變化后的目標(biāo)溫度

CP1、CP2：分別代表為1臺(tái)空調(diào)機(jī)組中的2臺(tái)壓縮機(jī)

當(dāng)室內(nèi)溫度為：Tic1-t4≦T，且Tic2+t1≦T時(shí)，此時(shí)空調(diào)則會(huì)進(jìn)入100%制冷模式?？照{(diào)運(yùn)行過程中有一個(gè)運(yùn)行條件，壓縮機(jī)啟動(dòng)和停止必須滿3 min的限制，因此壓縮機(jī)啟動(dòng)后必須運(yùn)行3 min，中途可以進(jìn)行減載運(yùn)行。假設(shè)室內(nèi)溫度為當(dāng)空調(diào)進(jìn)入100%制冷工況的時(shí)候，運(yùn)行一段時(shí)間，當(dāng)室內(nèi)溫度達(dá)到以下條件：

Tic2+t3≦T≦Tic2+t2

t1<3 min

按照溫度曲線，此時(shí)空調(diào)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行減載，進(jìn)行85%制冷?？照{(diào)的運(yùn)行模式是每隔t2計(jì)算一次，最極端的情況時(shí)壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)間t1≦3 min，此時(shí)壓縮機(jī)任然要運(yùn)行t2時(shí)間達(dá)到模式計(jì)算時(shí)間，這時(shí)空調(diào)依然運(yùn)行在100%制冷。空調(diào)100%制冷運(yùn)行時(shí)間最長達(dá)到3+t2 min。目前有些地鐵車輛設(shè)置的模式計(jì)算時(shí)間有些最高可達(dá)3 min，因此在此條件下空調(diào)100%制冷運(yùn)行時(shí)間為6 min，此時(shí)客室內(nèi)溫度遠(yuǎn)低于進(jìn)入通風(fēng)模式的溫度Tic2-t5，因而出現(xiàn)客室制冷溫度過低的情況。如圖2所示。

圖2 未取消模式計(jì)算時(shí)間制冷簡(jiǎn)略圖

當(dāng)時(shí)8號(hào)線地鐵列車的目標(biāo)溫度為25 ℃，濕度開關(guān)動(dòng)作值為65%，溫度梯度為0.5 ℃，模式轉(zhuǎn)換時(shí)間2 min。由于當(dāng)時(shí)由通風(fēng)狀態(tài)到制冷工況時(shí)，模式計(jì)算時(shí)間還未到，因此溫度繼續(xù)上升。等到模式計(jì)算時(shí)間時(shí)，此時(shí)濕度開關(guān)恰好動(dòng)作，導(dǎo)致目標(biāo)溫度下降，變?yōu)?4 ℃，列車空調(diào)系統(tǒng)直接進(jìn)入100%制冷。在實(shí)際進(jìn)行100%制冷時(shí)，客流量適中的情況下，溫度下降趨勢(shì)為1 ℃/min左右。運(yùn)營達(dá)到通風(fēng)狀態(tài)時(shí)室內(nèi)理論上的極端溫度可達(dá)到20 ℃，而當(dāng)時(shí)的實(shí)際溫度為22 ℃。列車最適宜溫度在25 ℃，顧客的舒適度是最好的，顧客投訴最少。當(dāng)目標(biāo)溫度偏離過大達(dá)到22 ℃時(shí)，顧客投訴率會(huì)直線上升，影響列車運(yùn)營。

2 提高濕度開關(guān)值和取消模式計(jì)算時(shí)間制冷效果分析

取消模式計(jì)算時(shí)間后，當(dāng)出現(xiàn)上述的情況時(shí)，此時(shí)的空調(diào)運(yùn)行情況可簡(jiǎn)單如圖3流程圖所示。

圖3 取消模式計(jì)算時(shí)間后制冷簡(jiǎn)略圖

根據(jù)所發(fā)現(xiàn)的情況，后期根據(jù)實(shí)際情況調(diào)高了濕度開關(guān)動(dòng)作值，同時(shí)取消了模式計(jì)算時(shí)間。從取消模式計(jì)算時(shí)間后制冷簡(jiǎn)略圖3中可以看出，當(dāng)取消計(jì)算時(shí)間后，制冷過程中空調(diào)此時(shí)會(huì)根據(jù)圖1中的溫度曲線進(jìn)行平穩(wěn)的降溫，雖然增加了空調(diào)的制冷運(yùn)行時(shí)間，但也避免了在特定條件下出現(xiàn)溫度急劇降低的情況。列車庫內(nèi)和線上運(yùn)營情況良好，目標(biāo)溫度不會(huì)出現(xiàn)大的變化，基本能夠維持在25 ℃左右進(jìn)行變動(dòng)，而且變動(dòng)是平緩進(jìn)行。當(dāng)濕度開關(guān)動(dòng)作后，此時(shí)的空調(diào)也能夠根據(jù)制冷曲線進(jìn)行平緩調(diào)節(jié)，根據(jù)室內(nèi)溫度選擇所需要的工作模式。不會(huì)出現(xiàn)維持在某一個(gè)高制冷工況內(nèi)的情況。

目前有些地鐵雖然說大部分是在隧道內(nèi)穿行，但也有少部分城市的地鐵會(huì)上高架運(yùn)行。特別是武漢這種城市，當(dāng)列車從高架運(yùn)行進(jìn)入隧道時(shí)，如果遇上高溫天氣出現(xiàn)高架上溫度和隧道內(nèi)溫差相差太大和不同區(qū)域濕度變化比較大的時(shí)候。如果存在模式計(jì)算時(shí)間和出現(xiàn)濕度開關(guān)設(shè)置值不合理的情況時(shí)，會(huì)出現(xiàn)目標(biāo)溫度下降過大，使得空調(diào)進(jìn)入更高的制冷工況后保持一個(gè)長時(shí)間的高制冷工況狀態(tài)，進(jìn)而導(dǎo)致客室溫度下降過快的情況。因此取消模式計(jì)算時(shí)間和綜合區(qū)域濕度分布特點(diǎn)設(shè)置濕度開關(guān)動(dòng)作值，可以有效避免此情況發(fā)生。

3 結(jié)語

設(shè)置濕度開關(guān)和模式計(jì)算時(shí)間的初衷是為了提高乘客舒適度。因此應(yīng)該結(jié)合目標(biāo)城市的天氣情況設(shè)置濕度開關(guān)動(dòng)作值，同時(shí)取消模式計(jì)算時(shí)間。這樣可以防止出現(xiàn)客室溫度下降過低情況，提高空調(diào)工作模式轉(zhuǎn)換靈敏度，可以提高乘客舒適度。