解析標準化動車組空調系統原理與應用

孫揚 王宏志

摘要：近幾年來，隨著國家軌道車輛事業的高速發展，高速動車組的運行安全備受關注，作為影響行車過程中旅客舒適度的重要部件，空調系統越來越受到重視。本文通過對標準化動車組空調系統的淺析，對系統的原理、參數、通訊、控制、功能進行分析及研究，加深對標準化動車組空調系統的理解。

關鍵詞：中國標準動車組;空調;制冷

隨著生活水平的提高，人們對舒適性的要求越來越高了。空調系統是控制列車舒適性指標的一個重要的功能性系統，對于高速列車而言，空調系統既是對“溫濕度”與“氣流速度”基本的空調舒適性指標的控制，也對車內“壓力變化率”的控制并成為高速列車不可忽視的舒適性指標。

1.空調系統原理

為保證給旅客提供舒適的乘坐環境，空調系統將從外界引入的新風，與車內的循環空氣進行混合后進入空調機組，經空調機組制冷或加熱處理后輸送和分配到客室，同時將客室內一部分污濁的空氣經廢排風道和廢排單元排出到車外。為保證乘客的生命安全，由于動車組為全封閉動車組，當空調系統的交流電源失效時，空調系統由蓄電池通過逆變器給風機供電，從而向車內送入新風。

動車組的空調系統除了可以給乘客提供新鮮空氣外，它的另一項功能就是保證車廂內維持適當的氣壓，即當動車組在車外氣壓發生明顯變化時，如兩列動車組匯車及進入隧道時壓力波會緊急關閉外界風門將車廂內氣壓維持在一個讓乘客感到舒適的水平。

2.空調系統的通訊

每車設有一臺空調控制器，司機室空調控制與頭車客室空調控制集成在一個控制器內，空調控制器通過MVB接口與中央車輛控制系統（CCU）進行通訊，中央車輛控制系統（CCU）控制空調系統啟動與停止，空調控制器負責與中央車輛控制系統（CCU）進行MVB通訊接收中央車輛控制系統（CCU）的控制命令，空調控制器根據車內外溫度變化按照設定標準進行客室內的溫度及濕度調節，控制空調系統各部件的運行，同時進行故障記錄并通過MVB發送到中央車輛控制系統（CCU）。

3.空調系統的控制

3.1列車級控制

3.1.1全列空調的集中控制

當列車運行過程中空調控制器及網絡均處于正常狀態的情況下，司機及乘務員可通過司機室HMI屏或乘務員室的HMI屏進行全列空調的集中控制，包括全列空調的自動開啟、通風、緊急通風、緊急關閉、空調停機、溫度調節的功能。這里需要注意的是在HMI屏上控制的各個工況實際是網絡控制方式，是通過MVB線將信息傳遞給各個車廂的空調控制器，因此在這種集中控制方式上要保證各個車廂的網絡通訊及空調控制器是完好的。

3.1.2全列空調的緊急通風控制

當列車運行過程中出現中壓故障并且空調控制器失效的情況下，司機可通過司機室的全列緊急通風硬線開關進行全列緊急通風運行，保證車廂內有新鮮的空氣供給，此時列車的新風、廢排風門處于打開狀態，回風風門處于關閉狀態，也就是說車輛處于全新風模式。

3.2車輛級控制

3.2.1單車客室空調手動控制

當網絡或空調控制器發生故障時，可通過各個車廂的空調工況選擇開關進行控制，控制檔位有：全冷、半冷、自動、通風、半暖、全暖、空調關。

3.2.2單車客室空調自動控制

單車空調系統的獨立自動控制功能，主要包括預冷、預熱、制冷、制熱、通風、緊急通風、溫度調節等功能。

3.2.3司機室空調手動控制

司機可根據自己需求通過司機室內操作臺上的風量調節開關及溫度調節開關控制風量和溫度，風量調節開關可進行高、低兩檔調節，通風機分別以高速和低速來運行，溫度調節開關可以進行+2℃、+1℃、0、-1℃、-2℃的調節。

4.空調系統的功能

4.1洗車模式功能

為防止在洗車過程中水進入空調的風道及空調機組中，當列車完成運行回到車庫進行洗車時，司機可通過司機室HMI屏開啟列車的洗車模式，HMI屏通過MVB線將信息傳遞給各個車廂的空調控制器，各個車廂的空調控制器接受到信息后關閉本車廂的新風、廢排風門，各個車廂空調控制器在檢測到新風、廢排風門關閉完成后將洗車就緒狀態反饋給CCU，CCU接收到就緒信息后開始執行洗車命令。

4.2隧道模式功能

為防止在兩列動車組匯車或動車組進入隧道時產生的車廂內外壓力過大導致的乘客不適設置了壓力波保護裝置，在兩列動車組匯車或動車組進入隧道時，頭車兩側設置的壓力波傳感器將信息傳遞給壓力波控制單元，壓力波控制單元收到隧道模式指令，此時列車的回風風門處于打開位置，新風、廢排風機風門處于關閉位置，同時各個車廂的空調控制器檢測空調各個風門的位置是否正確。

4.3故障診斷功能

各個車廂的空調控制器具有故障診斷及記錄的功能，在列車正常運行時，空調控制器實時監控空調系統各個器件的狀態，當空調系統發生故障時，通過MVB線將故障信息傳遞給CCU，并在HMI屏上進行故障的顯示。

4.4減載運行功能

當CCU檢測輔助變流器的輸出有問題時，會使列車的空調系統進入減載模式，CCU通過MVB線將減載的信息傳遞給各個車廂的空調控制器，各個車廂的空調控制器控制相應的器件減載運行。

結論

隨著科技不斷發展、技術不斷成熟，高速列車將會有更廣闊的發展空間。未來的幾年里，高鐵必將成為人們出行的重要交通工具之一。中國高鐵正逐漸趨于穩定，當安全性被人們普遍認可后，列車的舒適性必將越來越受到人們的高度關注。隨著生活條件的逐漸改善、生活水平的日益提高，人們對舒適性的要求也會越來越高，因此，標準化動車組空調系統不斷改進和完善的工作，任重而道遠。

參考文獻：

[1]李向超，動車組控制系統，西南交通大學出版社，2014年3月

[2]謝希仁，計算機網絡第七版.電子工業出版社，2017年4月