許鈺文

摘要：通過對城市軌道車輛空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行介紹，提出一些可供其它車輛空調(diào)系統(tǒng)參考的設(shè)計(jì)方法。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通;空調(diào)系統(tǒng)

1.概述

近年來，隨著我國城市軌道交通的快速發(fā)展，空調(diào)系統(tǒng)被廣泛的應(yīng)用在了城市軌道交通車輛上，空調(diào)系統(tǒng)的性能對于調(diào)節(jié)客室內(nèi)的溫度、濕度、潔凈度，提高乘坐人員的舒適性具有重要意義。

2.空調(diào)系統(tǒng)組成

城市軌道交通車輛空調(diào)系統(tǒng)主要由空調(diào)機(jī)組、控制裝置、風(fēng)道、司機(jī)室通風(fēng)單元、采暖裝置、緊急逆變器等部分組成。

2.1空調(diào)機(jī)組

每輛車車頂約1/4和3/4處安裝兩臺(tái)空調(diào)機(jī)組，機(jī)組框架采用不銹鋼制成，蒸發(fā)腔內(nèi)有通風(fēng)機(jī)、過濾器、新風(fēng)門、回風(fēng)門、蒸發(fā)器、膨脹閥等，冷凝腔內(nèi)有冷凝器、冷凝風(fēng)機(jī)及電氣附件等?？照{(diào)機(jī)組通過八個(gè)安裝座安裝固定在車體上，送、回風(fēng)口通過軟風(fēng)道與車體相連?？照{(diào)機(jī)組根據(jù)送風(fēng)形式的不同可分為下送下回、端送端回及端送下回等，主要組成部件技術(shù)參數(shù)如下。

2.1.1壓縮機(jī)

空調(diào)機(jī)組采用兩臺(tái)全封閉臥式渦旋壓縮機(jī)，通過橡膠減振器安裝在機(jī)組框架上。

低壓制冷劑經(jīng)過低壓吸氣管返回壓縮機(jī)，經(jīng)壓縮稱為高溫、高壓的過熱蒸氣，通過排氣管進(jìn)入冷凝器。

2.1.2冷凝系統(tǒng)

冷凝器借助冷凝風(fēng)機(jī)，從機(jī)組上方吸入室外空氣，并與冷凝器管內(nèi)的制冷劑進(jìn)行強(qiáng)制熱交換，然后向機(jī)組兩側(cè)排出熱風(fēng)，從而完成熱量的排出，高溫蒸氣被冷凝為液體。

2.1.3蒸發(fā)系統(tǒng)

車內(nèi)回風(fēng)與車外新風(fēng)在蒸發(fā)腔內(nèi)混合后，通過蒸發(fā)器冷卻，并由送風(fēng)口吹出，向車內(nèi)輸送冷風(fēng)，使車內(nèi)溫度逐漸降低，車內(nèi)溫度調(diào)節(jié)范圍在19-28℃。

2.1.4新風(fēng)門、回風(fēng)門

新風(fēng)門設(shè)有阻力小、防雨水、灰塵的新風(fēng)格柵，所有車外新風(fēng)均經(jīng)過新風(fēng)濾網(wǎng)過濾。新風(fēng)量可根據(jù)載客量調(diào)節(jié)，在滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的人均新風(fēng)量的同時(shí)，達(dá)到節(jié)能的目的。

回風(fēng)門設(shè)在機(jī)組回風(fēng)口處，車內(nèi)一部分空氣通過機(jī)組回風(fēng)門回到機(jī)組內(nèi)，與新風(fēng)在蒸發(fā)器前混合，再經(jīng)冷卻除濕處理后由送風(fēng)機(jī)送入室內(nèi)。

回風(fēng)口和新風(fēng)口處均設(shè)溫度傳感器，測量回風(fēng)溫度及新風(fēng)溫度，并將測得的數(shù)據(jù)發(fā)送給空調(diào)控制裝置進(jìn)行比較計(jì)算，自動(dòng)控制機(jī)組運(yùn)行在不同的制冷模式下。

2.2司機(jī)室通風(fēng)單元

司機(jī)室通風(fēng)單元安裝在司機(jī)室天花板上方，通過安裝座固定在車體安裝支架上。司機(jī)室通風(fēng)單元通過專門的司機(jī)室支風(fēng)管從客室主風(fēng)道內(nèi)引入經(jīng)客室處理后的空氣，經(jīng)可調(diào)節(jié)的風(fēng)口送入司機(jī)室內(nèi)。

2.3風(fēng)道

2.3.1送風(fēng)道布置

送風(fēng)道采用鋁合金材質(zhì)，沿車輛長度方向布置在車頂中頂板上方。風(fēng)道外表面粘貼保溫材料，以最大限度的防止冷量的散失。

2.3.2回風(fēng)道布置

回風(fēng)道位于車輛中頂板上方，將車內(nèi)的一部分空氣經(jīng)空調(diào)機(jī)組回風(fēng)口回到機(jī)組內(nèi)部，經(jīng)處理后循環(huán)使用。

2.3.3排風(fēng)道布置

排風(fēng)方式分為主動(dòng)排風(fēng)和被動(dòng)排風(fēng)兩種，主動(dòng)排風(fēng)利用廢排風(fēng)機(jī)將車輛廢氣排出車外，被動(dòng)廢排則是利用車內(nèi)正壓將車輛廢氣排出車外。

2.4采暖裝置

為滿足冬季車內(nèi)的舒適性要求，空調(diào)系統(tǒng)設(shè)有采暖裝置，在空調(diào)機(jī)組內(nèi)設(shè)有電加熱，同時(shí)在客室內(nèi)座椅下設(shè)電加熱器。

空調(diào)機(jī)組內(nèi)電加熱器的作用是將新風(fēng)進(jìn)行預(yù)熱，座椅下電加熱對其進(jìn)行補(bǔ)償，每組座椅下設(shè)一組或兩組電加熱器，由空調(diào)機(jī)組控制裝置集中控制，自動(dòng)運(yùn)行在半暖、全暖等模式下。

2.5控制裝置

空調(diào)控制單元以微機(jī)控制單元為核心，配合外部斷路器、接觸器、繼電器、傳感器等元件，完成空調(diào)機(jī)組的溫度控制、常規(guī)控制、高、低壓保護(hù)和故障診斷等功能?？刂茊卧赏耆Q，包括軟件和硬件。

空調(diào)控制單元安裝在客室空調(diào)柜內(nèi)，控制系統(tǒng)的所有元器件均集成在一塊空調(diào)控制板上。設(shè)有一個(gè)控制單元，控制每臺(tái)車兩臺(tái)空調(diào)機(jī)組。

空調(diào)控制單元具有對空調(diào)系統(tǒng)主要部件（至少包括壓縮機(jī)、通風(fēng)機(jī)及冷凝風(fēng)機(jī)）工作時(shí)間的統(tǒng)計(jì)功能，并能自動(dòng)均勻其運(yùn)行時(shí)數(shù)。

每節(jié)車的空調(diào)控制器通過MVB接口與車輛MVB總線相連，與車輛控制器進(jìn)行通信。

3.空調(diào)工作模式

根據(jù)具體情況，空調(diào)系統(tǒng)具有以下功能模式：預(yù)冷模式、制冷模式、正常通風(fēng)、減載模式、緊急通風(fēng)模式。

3.1預(yù)冷模式

在預(yù)冷模式下，新風(fēng)調(diào)節(jié)門關(guān)閉，空調(diào)系統(tǒng)全回風(fēng)運(yùn)行，以使車廂內(nèi)溫度在空載條件下迅速冷卻，直至車廂內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定值或預(yù)冷運(yùn)行15分鐘后自動(dòng)切換到正常制冷狀態(tài)。

3.2制冷模式

在此模式下，空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)車廂內(nèi)制冷負(fù)荷的大小，自動(dòng)運(yùn)行在制冷模式下，不需要人為干預(yù)。

當(dāng)車內(nèi)制冷負(fù)荷極小時(shí)，如果空調(diào)控制系統(tǒng)檢測到車內(nèi)無制冷需求時(shí)，空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行在通風(fēng)模式，此時(shí)空調(diào)壓縮機(jī)停機(jī)，冷凝風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行，僅通風(fēng)機(jī)工作。

全冷：當(dāng)列車制冷負(fù)荷接近設(shè)計(jì)制冷量時(shí)，空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行在100%全冷模式，此時(shí)兩個(gè)壓縮機(jī)全載運(yùn)行，冷凝風(fēng)機(jī)、通風(fēng)機(jī)正常工作。

3.3通風(fēng)模式

當(dāng)下列任何一個(gè)條件滿足時(shí)，空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)入通風(fēng)模式。

● 空調(diào)單元運(yùn)行，網(wǎng)絡(luò)故障，空調(diào)控制器檢測到AC380電源。

● 空調(diào)系統(tǒng)不需要制冷。

● 空調(diào)系統(tǒng)接收到列車發(fā)來的通風(fēng)指令。

空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)入通風(fēng)模式，通風(fēng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)。

3.4減載模式

當(dāng)有一臺(tái)輔逆變故障時(shí)，列車控制系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)把減載命令發(fā)送給整列車的空調(diào)控制器?？照{(diào)控制器收到減載命令后，每臺(tái)空調(diào)機(jī)組切除一個(gè)壓縮機(jī)，損失50%制冷。

當(dāng)二臺(tái)輔助逆變器發(fā)生故障時(shí)，列車控制系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)把緊急通風(fēng)命令發(fā)送給全列車的空調(diào)控制器，切除整列車的空調(diào)壓縮機(jī)和冷凝風(fēng)機(jī)，列車損失制冷能力，仍能保持緊急通風(fēng)。

3.5緊急通風(fēng)

當(dāng)三相380V-50Hz交流電源供電發(fā)生故障時(shí)，緊急通風(fēng)系統(tǒng)將自動(dòng)啟動(dòng)，向客室提供3200m3/h的新風(fēng)，以保證乘客的安全。此時(shí)由蓄電池提供電源，經(jīng)緊急逆變器逆變成三相交流電源為空調(diào)機(jī)組內(nèi)的通風(fēng)機(jī)供電。此時(shí)回風(fēng)門全關(guān)，新風(fēng)門全開。應(yīng)急通風(fēng)至少能保持45分鐘。當(dāng)380V交流電源恢復(fù)正常后，空調(diào)系統(tǒng)將自動(dòng)恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)。

4.結(jié)語

我國軌道交通發(fā)展迅速，空調(diào)系統(tǒng)也在不斷創(chuàng)新升級，尤其是空調(diào)系統(tǒng)的控制方式，需要我們不斷的學(xué)習(xí)先進(jìn)的技術(shù)和理念，不斷提高乘客乘坐的舒適性，為人們提供一個(gè)更優(yōu)質(zhì)的乘車環(huán)境。

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